РЕЛЬСОВЫЙ ПУТЬ ПРЯМОЛИНЕЙНОЙ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ Российский патент 2015 года по МПК E01B5/02 E01B11/26 E01B1/00 

Рельсовый путь прямолинейной высокоскоростной железной дороги относится к железнодорожному пути и предназначен для высокоскоростных поездов.

Аналогом являются рельсы для железнодорожного пути с накладками для их соединения встык, которые установлены с зазором для компенсации деформации рельсов при изменении температуры в летнее и зимнее время года, установленные на шпалах и на насыпном балласте железнодорожного полотна (см. Учебное пособие бригадиру пути. Учебное пособие для образовательных учреждений ж.-д. транспорта, осуществляющих профессиональную подготовку/Под ред. Э.В. Воробьева. - М.: Маршрут, 2005. - 665 с.).

Известны рельсы для железнодорожного пути, сваренные встык электроконтактной сваркой длиной 100 м, 800 м, 1000 м, 1500 м, 10000 м и более, которые установлены на железобетонных шпалах без учета компенсации деформации рельсов при изменении температуры в летнее и зимнее время года (см. Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. - М., 2012. с.138).

Недостатками известных рельс железнодорожного пути являются:

- В стыках рельс колеса железнодорожного подвижного состава наносят удары по торцам рельс, что приводит к повышению шума, вибрации колесной пары, тележки и вагона и износу колес, рельсов и автоматической сцепки вагонов, снижается скорость электропоезда, шум и вибрация вагонов оказывает психологическое воздействие на состояние здоровья человека.

- В сварных рельсах встык электроконтактной сваркой в длинных плетях возможен угон рельса с места его укладки на величину удлинения плети при увеличении температуры окружающей среды и динамических нагрузках в момент прохождения поездов по железной дороге.

- Возможна потеря устойчивости длинной плети рельса, что приводит к появлению искривления рельсов по всей длине железной дороги в виде поперечных или вертикальных полуволн, высоких напряжений сжатия в местах сварки рельсов, поломкам стыков рельс, к сходу подвижного состава поезда с железнодорожного пути и к снижению скорости поездов до 60-120 км/ч.

- На искривленных объездных участках дороги при удлинении рельсов в летнее время и при укорочении в зимнее время года изменяется расстояние ширины колеи, что приводит к сходу подвижного состава поездов с рельс, большим материальным затратам и человеческим жертвам.

- При движении поезда по насыпному балласту железнодорожного полотна под тяжестью груженых вагонов подвижного состава балласт проседает, перед локомотивом в рельсах образуется бегущая волна, которая создает сопротивление движению поезда, что приводит к снижению его скорости, разрушению железобетонных свай, ослаблению усилия затяжки резьбового соединения и смятию витков резьбы, к увеличению вибрации колесных пар, тележек и вагонов, износу рельс, колес и автоматических сцепок вагонов, к поломкам стыков сварных соединений рельс и бесконечному ремонту железной дороги и подвижного состава поездов.

- Насыпное балластом железнодорожное полотно весной во время таяния снега и летом в период обильных и длительных дождей смывает, пропитанный водой грунт под железнодорожным полотном проваливается, при этом нарушается ширина колеи, горизонтальное расположение шпал и рельс, требуются дополнительные расходы денег, на восстановление железнодорожного полотна, задействовано большое количество людей и техники, прекращается движение поездов на период ремонта дороги.

Техническим результатом является создание рельсового пути прямолинейной высокоскоростной железной дороги с комфортными условиями для человека при высоких скоростях электропоезда и безопасной работы железнодорожного транспорта.

Рельсовый путь прямолинейной высокоскоростной железной дороги, содержащий рельсы с накладками для их соединения встык, которые установлены с зазором для компенсации деформации рельсов при изменении температуры в летнее и зимнее время года, установленные на шпалах и на насыпном балласте железнодорожного полотна, отличающийся тем, что в каждом рельсе длиной 12,5 м или 25 м, или в плети 50 м или 75 м, или 100 м сваренной встык электроконтактной сваркой из указанных длин рельсов, в ее головке выполнена, с одной стороны прямоугольная полость длиной для рельса 12,5 м до 50 мм, 25 м до 80 мм, или для плети 50 м до 100 мм, или 75 м до 120 мм, или 100 м до 140 мм, шириной до 30-50 мм и высотой до 50 мм, например, для стандартного рельса Р65, а с другой - прямоугольная консольная балка, которая выполнена из головки рельса, с верхней стороны балки, за стыком рельс, выполнен уклон для исключения напряжения растяжения при ее изгибе колесами подвижного состава поезда и ее поломки, длиной для рельса 12,5 м до 50 мм, или 25 м до 80 мм, или для плети 50 м до 100 мм, или 75 м до 120 мм или 100 м до 140 мм, шириной до 30-50 мм, и высотой до 50 мм, которая расположена в прямоугольной полости головки следующего рельса с возможностью ее продольного перемещения по указанной полости, между торцом прямоугольной консольной балки и задней стенкой полости головки рельса выполнен зазор для компенсации деформации рельса, например, при изменении температуры нагрева металла от 0°C до +30°C в летнее время и от 0° до -35°C в зимнее время года, равный зазору в стыке двух рельсов, при перепаде температур Δt=65°C, коэффициенте линейного расширения для стали α=125·10^-7 град удлинение рельсов, длиной 12,5 м составит 10 мм, 25 м - 20 мм, удлинение плети длиной 50 м - 40 мм, 75 м - 60 мм, 100 м - 80 мм, а при перепаде температур Δt=110°C и указанном коэффициенте линейного расширения для стали удлинение рельсов длиной 12,5 м составит 17,3 мм, 25 м - 34,6 мм, а плети 50 м - 69,2 мм, 75 м - 103,8 мм, 100 м - 138,4 мм, или прямоугольная консольная балка установлена, с одной стороны рельса в прямоугольную полость головки рельса, длиной до 100-150 мм, по горячепрессовой посадке и приварена к рельсу, а ее консоль с уклоном расположена в прямоугольной полости следующего рельса или плети с возможностью ее продольного перемещения по указанной полости, выполняющая функцию моста над стыком двух рельсов, по которому плавно катятся колеса подвижного состава поезда, рельсы или плети, установленные с зазором встык, соединены накладками и болтами, болты установлены, с левой стороны от стыка в окнах шейки рельса или плети с зазором на величину их удлинения при изменении температуры окружающей среды, а с правой от стыка - в отверстия шейки рельса с зазором, накладки с отверстиями с двух сторон расположены без зазора, в нижней части головки рельса, и его верхним перовым основанием для предотвращения вертикального перемещения двух связанных рельсов при прохождении грузовых или пассажирских поездов, на мостах основание рельса скреплено болтами с подошвой подрезанными лапками клемм и винтами подошва соединена с железобетонной плитой, а вдоль железной дороги основание рельса соединено подрезанными лапками клемм болтами к железнодорожным шпалам, которые установлены с опорой на железобетонные плиты и сваи, литые или набивные, расположенные ниже зоны промерзания грунта с упором в твердую породу по всей длине прямолинейной высокоскоростной железной дороги, или в железобетонных плитах по всей длине железной дороги установлены болтовые соединения, к которым закреплено основание рельсов подрезными лапками клемм, исключив из железнодорожного пути бесчисленное количество железобетонных шпал, рельсы каждой железобетонной плиты соединены болтами с шейками рельс калиброванными двутавровыми балками на ширину колеи 1546 мм по всей длине железной дороги, расстояние между балками до 8 м, или между основанием рельсов и поверхностями железобетонных плит установлена, например, медная полоса толщиной до 10 мм и шириной до 170 мм для более мягкого и безударного качения колес по рельсам, набивные сваи со стальными арматурными каркасами диаметром до 1200 мм установлены в скважинах на глубину до 20 м и более, расстояние между сваями до 1,5-10 м, а литые сваи забиты сваебойной машиной на указанных расстояниях, или вместо свай в скважины установлены толстостенные трубы диаметром до 1200 мм, в полостях которых расположены сваренные стальные решетки из арматурных стержней диаметром до 50 мм и залитые бетоном, железобетонные плиты шириной и высотой до 1000 мм со стальными сваренными каркасами выполнены из арматурных стержней диаметром до 50 мм, длиной до 1500 м, высотой и шириной до 1000 мм и залиты бетоном по всей длине железной дороги на десятки тысяч километров, стальные сваренные каркасы свай соединены со стальными сваренными каркасами плит и со стальными сваренными каркасами плит и со стальными сваренными каркасами поперечных перегородок шириной до 500 мм и высотой до 1000 мм, которые залиты бетоном, образовавшиеся полости между железобетонными плитами и перегородками засыпаны балластом, например щебнем.

На чертеже показан рельсовый путь прямолинейной высокоскоростной железной дороги.

В каждом рельсе 1 длиной 12,5 м или 25 м, или в плети 50 м или 75 м, или 100 м сваренной встык электроконтактной сваркой из указанных длин рельсов, в ее головке выполнена, с одной стороны прямоугольная полость 2 длиной для рельса 12,5 м до 50 мм, 25 м до 80 мм, или для плети 50 м до 100 мм, или 75 м до 120 мм, или 100 м до 140 мм, шириной до 30-50 мм и высотой до 50 мм, например, для стандартного рельса Р65, а с другой - прямоугольная консольная балка 3, которая выполнена из головки рельса 1, с верхней стороны балки, за стыком рельс, выполнен уклон для исключения напряжения растяжения при ее изгибе колесами подвижного состава поезда и ее поломки, длиной для рельса 12,5 м до 50 мм, или 25 м до 80 мм, или для плети 50 м до 100 мм, или 75 м до 120 мм, или 100 м до 140 мм, шириной до 30-50 мм, и высотой до 50 мм, которая расположена в прямоугольной полости головки следующего рельса с возможностью ее продольного перемещения по указанной полости 2, между торцом прямоугольной консольной балки 3 и задней стенкой полости 2 головки рельса выполнен зазор для компенсации деформации рельса, например, при изменении температуры нагрева металла от 0°C до +30°C в летнее время и от 0° до -35°C в зимнее время года, равный зазору в стыке двух рельсов, при перепаде температур Δt=65°C, коэффициенте линейного расширения для стали α=125·10^-7 град^-1 удлинение рельсов, длиной 12,5 м составит 10 мм, 25 м - 20 мм, удлинение плети длиной 50 м - 40 мм, 75 м - 60 мм, 100 м - 80 мм, а при перепаде температур Δt=110°C и указанном коэффициенте линейного расширения для стали удлинение рельсов длиной 12,5 м составит 17,3 мм, 25 м-34,6 мм, а плети 50 м - 69,2 мм, 75 м - 103,8 мм, 100 м - 13 8,4 мм, или прямоугольная консольная балка 4 установлена, с одной стороны рельса в прямоугольную полость 5 головки рельса, длиной до 100-150 мм, по горячепрессовой посадке и приварена к рельсу, а ее консоль с уклоном расположена в прямоугольной полости следующего рельса или плети с возможностью ее продольного перемещения по указанной полости 2, выполняющая функцию моста над стыком двух рельсов, по которому плавно катятся колеса подвижного состава поезда, рельсы или плети, установленные с зазором встык, соединены накладками 6 и болтами 7, болты установлены, с левой стороны от стыка в окнах 8 шейки 9 рельса или плети с зазором на величину их удлинения при изменении температуры окружающей среды, а с правой от стыка - в отверстия 10 шейки рельса 9 с зазором, накладки 6 с отверстиями с двух сторон расположены без зазора, в нижней части головки рельса, и его верхним перовым основанием 11 для предотвращения вертикального перемещения двух связанных рельсов при прохождении грузовых или пассажирских поездов, на мостах основание рельса скреплено болтами с подошвой подрезанными лапками клемм и винтами, подошва соединена с железобетонной плитой, а вдоль железной дороги основание рельса соединено подрезанными лапками клемм болтами с железнодорожными шпалами, которые установлены с опорой на железобетонные плиты 12 и сваи 13, литые или набивные, расположенные ниже зоны промерзания грунта с упором в твердую породу по всей длине прямолинейной высокоскоростной железной дороги, или в железобетонных плитах 12 по всей длине железной дороги установлены болтовые соединения, к которым закреплено основание рельсов подрезными лапками клемм, исключив из железнодорожного пути бесчисленное количество железобетонных шпал, рельсы каждой железобетонной плиты соединены болтами с шейками рельс 9 калиброванными двутавровыми балками на ширину колеи 1546 мм по всей длине железной дороги, расстояние между балками до 8 м, или между основанием рельсов и поверхностями железобетонных плит установлена, например, медная полоса толщиной до 10 мм и шириной до 170 мм для более мягкого и безударного качения колес по рельсам, набивные сваи со стальными арматурными каркасами диаметром до 1200 мм установлены в скважинах на глубину до 20 м и более, расстояние между сваями до 1,5-10 м, а литые сваи 13 забиты сваебойной машиной на указанных расстояниях, или вместо свай в скважины установлены толстостенные трубы диаметром до 1200 мм, в полостях которых расположены сваренные стальные решетки из арматурных стержней диаметром до 50 мм и залитые бетоном, ростверки шириной и высотой до 1000 мм со стальными сваренными каркасами выполнены из арматурных стержней диаметром до 50 мм, длиной до 1500 м, высотой и шириной до 1000 мм и залиты бетоном по всей длине железной дороги на десятки тысяч километров, стальные сваренные каркасы свай соединены со стальными сваренными каркасами плит и со стальными сваренными каркасами поперечных перегородок 14 шириной до 500 мм и высотой до 1000 мм, которые залиты бетоном, образовавшиеся полости 15 между железобетонными плитами и перегородками засыпаны балластом, например щебнем.

Рельсовый путь прямолинейной высокоскоростной железной дороги работает следующим образом.

При движении электропоезда со скоростью 520 км/час по рельсовому пути колеса пассажирских вагонов плавно и бесшумно катятся по консольным балкам, выполняющим функцию мостов над стыками рельсов, создавая комфортные условия пассажирам. Железобетонные плиты, на которых установлены рельсы, снижают поперечную и вертикальную вибрацию колесных пар, тележек и вагонов, износ рельсов, колесных пар и автосцепок вагонов, обеспечивают безопасную работу грузового и пассажирского транспорта.

Железобетонные плиты, в которых установлены болтовые соединения по всей длине железной дороги для крепления оснований рельсов подрезными лапками клемм, полностью заменяют железобетонные шпалы и технологию их производства.

Медная полоса, расположенная между основанием рельса и железобетонной плитой, обеспечивает более мягкое и безударное качение колес по рельсам и защищает железобетонные плиты от разрушения при движении грузовых и пассажирских поездов.

Изобретение относится к строению железнодорожного пути и предназначено для движения высокоскоростных поездов. В головке каждого рельса или в плети, сваренной встык, с одной стороны выполнена прямоугольная полость. С другой стороны каждого рельса или плети выполнена прямоугольная консольная балка. За стыком рельс выполнен под уклон. Прямоугольная консольная балка расположена в прямоугольной полости головки следующего рельса. Между торцом балки и задней стенкой полости выполнен зазор. Рельсы соединены со шпалами. Шпалы установлены с опорой на железобетонные плиты и сваи. Сваи со стальными арматурными каркасами установлены в скважинах и залиты бетоном. Железобетонные плиты со стальными сваренными каркасами выполнены из арматурных стержней. Стальные сваренные каркасы свай соединены со стальными сваренными каркасами плит. Стальные сваренные каркасы поперечных перегородок залиты бетоном. Полости между железобетонными плитами и перегородками засыпаны балластом, например щебнем. Достигается создание рельсового пути с комфортными условиями для человека при высоких скоростях движения электропоезда и безопасная работа железнодорожного транспорта. 1 ил.

Рельсовый путь прямолинейной высокоскоростной железной дороги, содержащий рельсы с накладками для их соединения встык, которые установлены с зазором для компенсации деформации рельсов при изменении температуры в летнее и зимнее время года, установленные на шпалах и на насыпном балласте железнодорожного полотна, отличающийся тем, что в каждом рельсе длиной 12,5 м или 25 м, или в плети 50 м или 75 м, или 100 м сваренной встык электроконтактной сваркой из указанных длин рельсов, в ее головке выполнена, с одной стороны прямоугольная полость длиной для рельса 12,5 м до 50 мм, 25 м до 80 мм, или для плети 50 м до 100 мм, или 75 м до 120 мм, или 100 м до 140 мм, шириной до 30-50 мм и высотой до 50 мм, например, для стандартного рельса Р65, а с другой - прямоугольная консольная балка, которая выполнена из головки рельса, с верхней стороны балки, за стыком рельс, выполнен уклон для исключения напряжения растяжения при ее изгибе колесами подвижного состава поезда и ее поломки, длиной для рельса 12,5 м до 50 мм, или 25 м до 80 мм, или для плети 50 м до 100 мм, или 75 м до 120 мм или 100 м до 140 мм, шириной до 30-50 мм, и высотой до 50 мм, которая расположена в прямоугольной полости головки следующего рельса с возможностью ее продольного перемещения по указанной полости, между торцом прямоугольной консольной балки и задней стенкой полости головки рельса выполнен зазор для компенсации деформации рельса, например, при изменении температуры нагрева металла от 0°C до +30°C в летнее время и от 0° до -35°C в зимнее время года, равный зазору в стыке двух рельсов, при перепаде температур Δt=65°C, коэффициенте линейного расширения для стали α=125·10^-7 град^-1 удлинение рельсов длиной 12,5 м составит 10 мм, 25 м-20 мм, удлинение плети длиной 50 м-40 мм, 75 м-60 мм, 100 м-80 мм, а при перепаде температур Δt=110°C и указанном коэффициенте линейного расширения для стали удлинение рельсов длиной 12,5 м составит 17,3 мм, 25 м-34,6 мм, а плети, 50 м-69,2 мм, 75 м-103,8 мм, 100 м-138,4 мм, или прямоугольная консольная балка установлена с одной стороны рельса в прямоугольную полость головки рельса, длиной до 100-150 мм, по горячепрессовой посадке и приварена к рельсу, а ее консоль с уклоном расположена в прямоугольной полости следующего рельса или плети с возможностью ее продольного перемещения по указанной полости, выполняющая функцию моста над стыком двух рельсов, по которому плавно катятся колеса подвижного состава поезда, рельсы или плети, установленные с зазором встык, соединены накладками и болтами, болты установлены, с левой стороны от стыка в окнах шейки рельса или плети с зазором на величину их удлинения при изменении температуры окружающей среды, а с правой от стыка - в отверстия шейки рельса с зазором, накладки с отверстиями с двух сторон расположены без зазора, в нижней части головки рельса, и его верхним перовым основанием для предотвращения вертикального перемещения двух связанных рельсов при прохождении грузовых или пассажирских поездов, на мостах основание рельса скреплено болтами с подошвой, подрезанными лапками клемм и винтами, подошва соединена с железобетонной плитой, а вдоль железной дороги основание рельса соединено подрезанными лапками клемм болтами к железнодорожным шпалам, которые установлены с опорой на железобетонные плиты и сваи, литые или набивные, расположенные ниже зоны промерзания грунта с упором в твердую породу по всей длине прямолинейной высокоскоростной железной дороги, или в железобетонных плитах по всей длине железной дороги установлены болтовые соединения, к которым закреплено основание рельсов подрезными лапками клемм, исключив из железнодорожного пути бесчисленное количество железобетонных шпал, рельсы каждой железобетонной плиты соединены болтами с шейками рельс калиброванными двутавровыми балками на ширину колеи 1546 мм по всей длине железной дороги, расстояние между балками до 8 м, или между основанием рельсов и поверхностями железобетонных плит установлена, например, медная полоса толщиной до 10 мм и шириной до 170 мм для более мягкого и безударного качения колес по рельсам, набивные сваи со стальными арматурными каркасами диаметром до 1200 мм установлены в скважинах на глубину до 20 м и более, расстояние между сваями до 1,5-10 м, а литые сваи забиты сваебойной машиной на указанных расстояниях, или вместо свай в скважины установлены толстостенные трубы диаметром до 1200 мм, в полостях которых расположены сваренные стальные решетки из арматурных стержней диаметром до 50 мм и залитые бетоном, железобетонные плиты шириной и высотой до 1000 мм со стальными сваренными каркасами выполнены из арматурных стержней диаметром до 50 мм, длиной до 1500 м, высотой и шириной до 1000 мм и залиты бетоном по всей длине железной дороги на десятки тысяч километров, стальные сваренные каркасы свай соединены со стальными сваренными каркасами плит и со стальными сваренными каркасами поперечных перегородок шириной до 500 мм и высотой до 1000 мм, которые залиты бетоном, образовавшиеся полости между железобетонными плитами и перегородками засыпаны балластом, например щебнем.