ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ Российский патент 2022 года по МПК B61L27/00 

Настоящее изобретение касается железнодорожного пути, имеющего по меньшей мере два железнодорожных рельса и по меньшей мере одно, расположенное по меньшей мере под одним из железнодорожных рельсов измерительное устройство для измерения вертикального удельного давления на поверхность.

В уровне техники, например, из WO 00/23770 A1, известно, что под железнодорожными рельсами предусматриваются измерительные устройства для измерения вертикального удельного давления. В WO 00/23770 для этого в расположенные под железнодорожными рельсами шпалы встраивается по одной весовой ячейке. Такие известные в уровне техники вагонные весы служат для взвешивания железнодорожного вагона во время переезда участка взвешивания.

Задачей изобретения является усовершенствовать железнодорожный путь вышеназванного вида в том отношении, чтобы могло лучше с точки зрения техники измерения регистрироваться состояние железнодорожного пути под железнодорожным рельсом.

Для этого изобретение предусматривает, что измерительное устройство имеет по меньшей мере один несущий корпус в виде мата или в виде пластины, имеющий множество расположенных дистанцированно друг от друга измерительных сенсоров для измерения соответствующего вертикального удельного давления на позиции каждого измерительного сенсора.

В противоположность вышеназванному уровню техники, в котором измерительные устройства дают одно единственное измеренное значение для вертикального удельного давления, множество измерительных сенсоров, расположенных в случае предлагаемого изобретением измерительного устройства в или на несущем корпусе, позволяет одновременно получать также множество расположенных пространственно распределенным образом измеренных значений за счет того, что каждый из измерительных сенсоров на своей позиции измеряет вертикальное удельное давление.

Таким образом могут определяться распределение вертикальных удельных давлений в поверхности, а также их изменения, например, в течение времени. Это может использоваться, например, для того, чтобы с точки зрения техники измерения регистрировать распределение точек контакта и их размер и положение и/или же обнаруживать и/или контролировать возникающие со временем вследствие нагрузок и/или оседаний изменения в железнодорожном пути под железнодорожным рельсом.

Помимо этого, с помощью предлагаемых изобретением железнодорожных путей может целенаправленно исследоваться и с точки зрения техники измерения регистрироваться действие введения эластомерных промежуточных слоев, таких как, например, подошвы шпал, промежуточные пласты, промежуточные пластины и/или подбалластные маты.

Для этого измерительные сенсоры предпочтительным образом расположены в выполненном в виде мата или в виде пластины несущем корпусе с распределением по поверхности. Особенно предпочтительно предусмотрено, что отдельные измерительные сенсоры расположены в выполненном в виде мата или в виде пластины несущем корпусе измерительного устройства дистанцированно друг от друга в горизонтальном направлении. Говоря обобщенно, с применением предлагаемых изобретением железнодорожных путей можно осуществлять способ, при котором измеряются распределение вертикального удельного давления в поверхности – или, другими словами, пространственное распределение вертикального удельного давления – под железнодорожным рельсом, в частности в зависимости от времени. Таким образом, могут также измеряться, соответственно, регистрироваться его изменения.

В соответствии с изобретением железнодорожные пути могут также называться путевым устройством или путем. Предлагаемые изобретением железнодорожные пути могут быть выполнены в виде областей пересечения или стрелок или включать их в себя. Но даже в простейшем случае предлагаемые изобретением железнодорожные пути представляют собой прямой или проходящий по кривой участок, имеющий только два железнодорожных рельса.

Вертикальное удельное давление, как общеизвестно, определяется как вертикально воздействующая на поверхность сила, то есть сила на единицу поверхности, и указывается, например, в единицах Н/мм² (Ньютон на квадратный миллиметр).

Несущий корпус измерительного устройства соединяет друг с другом отдельные измерительные сенсоры. В случае несущих корпусов в виде матов эти несущие корпуса обладают собственной гибкостью. Например, в качестве несущего корпуса в виде мата может применяться несущая пленка. В случае несущих корпусов в виде пластин эти несущие корпуса выполнены обладающими собственной жесткостью, то есть в виде пластины. Но в обоих случаях несущие корпуса, конечно, рассчитаны так, чтобы установленные, соответственно, зафиксированные на них измерительные сенсоры могли также измерять вертикальное удельное давление на каждой позиции измерительного сенсора.

В предпочтительных вариантах изобретения над и/или под несущим корпусом и измерительными сенсорами расположен по меньшей мере один скользящий слой измерительного устройства для развязки от горизонтальных сил при измерении вертикального удельного давления. Предпочтительным образом этот скользящий слой расположен непосредственно под и/или над несущим корпусом и измерительными сенсорами. Скользящий слой способствует тому, чтобы при измерении горизонтальные поперечные силы устранялись (развязывались), то есть не регистрировались измерительными сенсорами, а также негативно не влияли на них. То есть скользящий слой способствует тому, чтобы измерительные сенсоры измеряли только вертикальное удельное давление, а не горизонтальные поперечные силы. Предпочтительным образом при этом предусмотрено, что коэффициент трения между каждым из измерительных сенсоров и скользящим слоем равен 0,5 или меньше. Предпочтительно этот коэффициент трения равен 0,1 или меньше. При этом скользящий слой представляет собой защиту измерительных сенсоров от сил сдвига, то есть от сил, соответственно, компонент сил, действующих в горизонтальном направлении. Скользящий слой может быть выполнен, в частности, в виде оболочки, которая расположена над и под несущим корпусом и измерительными сенсорами. Несущий корпус и измерительные сенсоры могут быть полностью заключены в такой выполненный в виде оболочки скользящий слой. Скользящий слой должен был бы быть выполнен так, чтобы не могло возникать повреждение скользящего слоя ожидаемыми вертикальными удельными давлениями. Скользящий слой может быть выполнен, например, в виде пленки. При ожидаемых вертикальных удельных давлениях в 5 Н/мм² или больше речь может идти о пленке, усиленной тканью. Скользящий слой может состоять, в частности, из ПТФЭ, то есть из политетрафторэтилена, или по меньшей мере содержать такой материал. Политетрафторэтилен известен также под торговым названием тефлон. Скользящий слой может также применяться в качестве уплотнения несущего корпуса и измерительных сенсоров и, таким образом, в качестве защиты от поступления влаги снаружи, если он соответственно выполнен замкнутым сам в себя. Толщина скользящего слоя лежит предпочтительно в пределах от 0,1 мм до 10 мм, особенно предпочтительно от 0,15 мм до 0,3 мм. Снаружи, то есть на своих обращенных от несущего корпуса сторонах, скользящий слой может быть закреплен на других слоях измерительного устройства, например, наклеен, или же уложен незакрепленным относительно них образом.

Предпочтительно предусмотрено, что измерительное устройство по меньшей мере на одной стороне несущего корпуса ограничено защитной пластиной, заканчивающей измерительное устройство снаружи. Предпочтительно на обеих противоположных друг другу сторонах несущего корпуса находится по одной защитной пластине. В этом смысле предпочтительным образом предусмотрено, что измерительное устройство на двух противоположных друг другу сторонах несущего корпуса ограничено соответствующей одной защитной пластиной, заканчивающей измерительное устройство снаружи. Эта защитная пластина, соответственно, защитные пластины могут быть выполнены каждая одно- или многослойными.

Одна из этих защитных пластин может, например, образовывать базу, относительно которой измеряются вертикальные удельные давления. В этом случае эти вертикальные удельные давления, как правило, вводятся в измерительное устройство на стороне, противоположной этой служащей базой защитной пластине. Однако если корпус, к которому прилегает измерительное устройство, обеспечивает достаточно ровную базовую поверхность, а также не нуждается ни в какой другой защите от механического негативного воздействия или влаги на этой стороне, то можно также обойтись без этой защитной пластины, которая служит базой. Защитная пластина, которая служит базой, может быть изготовлена из металлического листа, такого как, например, сталь. При этом речь может идти, например, о прочной конструкционной стали. Толщина этой защитной пластины лежит предпочтительным образом в пределах от 0,1 мм до 20 мм, предпочтительно в пределах от 2 мм до 3 мм.

Но защитная пластина может также выполняться на стороне измерительного устройства, на которой в измерительное устройство вводятся подлежащие измерению вертикальные удельные давления. В этом случае защитная пластина служит защитным слоем для того, чтобы защищать несущий корпус и расположенные на нем измерительные сенсоры, а также при известных условиях имеющийся скользящий слой от слишком больших сил, то есть от избыточной нагрузки или разрушения. В частности, в этом случае защитная пластина может состоять из одного или же из нескольких слоев, имеющих различные свойства материала. То есть защитная пластина может быть выполнена в сэндвичной конструкции. Например, возможно, чтобы у этой защитной пластины прочная сталь была обращена к стороне, на которой в измерительное устройство вводятся вертикальные удельные давления, и защитная пластина имела также слой из более мягкого пластичного металла, такого как, например, медь, который обращен к несущему корпусу. Этот более мягкий пластичный слой обеспечивает возможность распределения нагрузки и предотвращает также перфорацию скользящего слоя. Что касается стали многослойной защитной пластины, которая обращена к той стороне, на которой вертикальные удельные давления вводятся в измерительное устройство, речь может идти также о слое из стали. Термины прочной стали и более мягкого пластичного металла должны рассматриваться в соотношении. В конце концов они означают не что иное, как то, что сталь, соответственно, слой из стали в многослойной защитной пластине прочнее, чем более мягкий по отношению к нему слой из пластичного металла. Защитная пластина может в этом случае, например, иметь толщину от 0,3 мм до 3 мм, предпочтительно 0,3 мм-1,5 мм. Отдельные слои этой защитной пластины в случае сэндвичной, соответственно, многослойной структуры имеют предпочтительным образом толщины от 0,1 мм до 3 мм, предпочтительно 0,3 мм-1 мм. В случае если эта защитная пластина имеет однослойную структуру, предпочтительным образом она имеет толщину от 0,6 мм до 1,5 мм. Такая однослойная структура может состоять, например, из меди, пружинной стали, высококачественной стали или же конструкционной стали. Если речь идет о двухслойной пластине из стали и меди, то минимальная толщина медного слоя составляет предпочтительно по меньшей мере 0,4 мм, а минимальная толщина стали предпочтительно по меньшей мере 0,3 мм. Для случаев применения под балластным слоем, которые еще будут показаны в деталях ниже, толщины защитной пластины по сравнению с вышеуказанными данными могут также делиться пополам, но при этом общая толщина обычно составляет не меньше 0,3 мм. Для случаев применения, при которых измерительное устройство расположено между железнодорожным рельсом и железнодорожной шпалой, толщина защитных пластин может уменьшаться до 0,15 мм. Вместо меди могут также применяться другие пластичные, хорошо деформируемые и хорошо обрабатываемые материалы и, в частности, металлы, такие как, например, металлы, имеющие кубически гранецентрированную кристаллическую структуру.

Если имеются как скользящий слой, так и защитная пластина, предпочтительным образом предусмотрено, что скользящий слой, предпочтительно в каждом случае, расположен между несущим корпусом, имеющим измерительные сенсоры, и защитной пластиной.

У железнодорожных путей, у которых измерительное устройство подвергается опасности механического негативного влияния, предпочтительным образом предусмотрено, что измерительное устройство имеет проходящую по краям вокруг защитной пластины, предпочтительно защитных пластин, и несущего корпуса защитную рамку, которая закрывает торцевые поверхности защитной пластины, предпочтительно защитных пластин, и несущего корпуса снаружи. Это предлагается, в частности, тогда, когда измерительное устройство находится, например, под железнодорожной шпалой в балластной постели. Тогда в этом случае защитная рамка предотвращает повреждение измерительного устройства, например, при собственно известном процессе подбивки балластной постели. Защитная рамка может, например, состоять из стали или по меньшей мере иметь слой из стали. Если смотреть в поперечном сечении, защитная рамка может иметь, например, U-образный или L-образный профиль, возможны также полосовые стали. Толщина стенки защитной рамки лежит предпочтительным образом в пределах от 0,1 мм и 15 мм, предпочтительно от 1 мм до 3 мм.

Измерительное устройство в предпочтительных вариантах осуществления имеет по меньшей мере один интерфейс подключения для подключения измерительных сенсоров к измерительному прибору для записи измеряемого каждым из измерительных сенсоров вертикального удельного давления. При этом речь идет предпочтительным образом о соответственно многоканальном измерительном приборе, который предназначен для того, чтобы также в течение соответствующего периода времени записывать по отдельности каждое вертикальное удельное давление, измеряемое каждым измерительным сенсором. Такие измерительные приборы собственно известны. Этот интерфейс подключения может быть кабельным, а также бескабельным. Для защиты интерфейса подключения и при известных условиях также подключаемого, соответственно, подключенного к нему измерительного прибора измерительное устройство может иметь окруженную соответствующими стенками шахту. Внутри этой шахты интерфейс подключения и при известных условиях также измерительный прибор, а также при известных условиях имеющиеся провода подключения могут быть защищены от механического негативного влияния снаружи. Стенки этой шахты состоят предпочтительным образом из соответственно стабильного металла, такого как, например, сталь. Ее форма может быть адаптирована к самым разным ситуациям монтажа. Толщины стенок этой шахты лежат предпочтительным образом в пределах от 1 мм до 40 мм, предпочтительно от 5 мм до 15 мм. Шахта может быть закрыта закрываемой крышкой, так что при открытой крышке имеется доступ к интерфейсу подключения, соответственно, также к подключенному к нему измерительному прибору. Интерфейс подключения и при известных условиях также измерительный прибор могут обладать возможностью считывания с помощью соответствующих средств, известных сегодня в уровне техники, и обладать возможностью подключения к соответствующим считывающим приборам, таким как, например, персональный компьютер и тому подобное.

Измерительные сенсоры применяемого в соответствии с изобретением измерительного устройства предпочтительным образом предназначены для того, чтобы измерять вертикальные удельные давления в интервале или по меньшей мере части интервала от 0,01 Н/мм² до 200 Н/мм². То есть диапазон измерения измерительных сенсоров может распространяться на весь названный интервал значений или же только его часть. Разрешение измерительного устройства по горизонтали лежит предпочтительным образом в пределах от 1 мм до 1 см. Разрешение измерительного устройства по горизонтали получается из расстояния между двумя соседними измерительными сенсорами и их размера. Отдельные измерительные сенсоры могут быть выполнены плоскостными, а также более или менее точечными. Расстояние и размер измерительных сенсоров, соответственно, площадь, на которой измерительный сенсор измеряет вертикальное удельное давление, и вместе с тем также разрешение по горизонтали, могут адаптироваться к каждой поставленной задаче.

У предлагаемых изобретением железнодорожных путей измерительные устройства могут располагаться в различных местах – или, другими словами, на различных уровнях – под железнодорожным рельсом, чтобы таким образом решать также разные поставленные задачи. Например, может быть предусмотрено, чтобы железнодорожные рельсы были оперты на железнодорожные шпалы, а измерительное устройство было расположено между по меньшей мере одним из железнодорожных рельсов и по меньшей мере одной из железнодорожных шпал. С тем же успехом возможно, чтобы измерительное устройство было расположено на обращенной от железнодорожного рельса нижней стороне железнодорожной шпалы. В этом случае может быть, например, предусмотрено, чтобы измерительное устройство было расположено между нижней стороной железнодорожной шпалы и балластной постелью. Вместо железнодорожных шпал в соответствующих вариантах осуществления могут быть также предусмотрены плиты, например, из бетона, на которых установлены железнодорожные рельсы. Другие случаи применения, соответственно, варианты осуществления предлагаемого изобретением железнодорожного пути могут предусматривать, чтобы железнодорожные рельсы были оперты на железнодорожные шпалы, а железнодорожные шпалы на балластную постель, и измерительное устройство было расположено под балластной постелью. Во всех этих вариантах осуществления под или над измерительным устройством могут быть предусмотрены упругие промежуточные пласты, например, в виде подошв шпал, промежуточным пластов, промежуточных пластин или же подбалластных матов.

С помощью прилагаемых фигур в последующем описании фигур подробно рассматриваются разные примеры осуществления предлагаемого изобретением железнодорожного пути, для пояснения таким образом признаков и подробностей предпочтительных вариантов осуществления изобретения. Показано:

фиг.1: первый вариант осуществления предлагаемого изобретением железнодорожного пути, при котором измерительное устройство расположено под железнодорожной шпалой;

фиг.1a: увеличенный фрагмент A с фиг.1;

фиг.2: схематичное изображение несущего корпуса в виде мата или пластины;

фиг.3: изображение для пояснения альтернативных вариантов упомянутого осуществления в соответствии с фиг.1;

фиг.4: изображение для пояснения возможностей осуществления шахт для подключения измерительных приборов;

фиг.5: вид снизу железнодорожной шпалы согласно фиг.1;

фиг.6: один из примеров осуществления предлагаемого изобретением железнодорожного пути, при котором измерительное устройство расположено между железнодорожным рельсом и железнодорожной шпалой;

фиг.7: другой пример осуществления предлагаемого изобретением железнодорожного пути, при котором измерительное устройство расположено между железнодорожным рельсом и железнодорожной шпалой;

фиг.8: один из вариантов осуществления изобретения, при котором измерительное устройство расположено под балластной постелью.

На фиг.1 схематизированно изображен железнодорожный путь 1 по первому примеру осуществления изобретения в вертикальном сечении. Виден один из железнодорожных рельсов 2, который оперт на одну из железнодорожных шпал 12. Крепление железнодорожного рельса 2 на железнодорожную шпалу 12 осуществляется собственно известным образом и здесь не изображено.

Видимая здесь железнодорожная шпала 12 установлена в собственно известной балластной постели 14, от которой здесь изображены только зерна балласта, окружающие основание шпалы.

В примере осуществления в соответствии с фиг.1 измерительное устройство 3 для измерения вертикального удельного давления находится непосредственно под железнодорожной шпалой 12. Таким образом, измерительное устройство 3 в этом примере осуществления расположено в балластной постели 14. Измерительное устройство 3 имеет в соответствии с изобретением выполненный в виде мата или пластины несущий корпус 4, имеющий множество расположенных дистанцированно друг от друга измерительных сенсоров 5 для измерения соответствующего вертикального удельного давления на позиции каждого измерительного сенсора 5. Измерительные сенсоры 5 расположены плоскостно, здесь по горизонтали, будучи распределены по несущему корпусу 4, так что в соответствующей позиции соответствующего измерительного сенсора 5 может селективно измеряться соответствующее вертикальное удельное давление. Непосредственно над и под несущим корпусом 4 и измерительными сенсорами 5 в этом примере осуществления предусмотрен скользящий слой 6 измерительного устройства 3 для развязки от горизонтальных поперечных сил при измерении вертикального удельного давления. Этот скользящий слой 6, как уже пояснялось, предпочтительным образом имеет относительно измерительных сенсоров 5 коэффициент трения 0,5 или меньше. Он способствует тому, чтобы горизонтальные поперечные силы не передавались на измерительные сенсоры 5 и при этом также не мешали вертикальному удельному давлению. В показанном примере осуществления скользящий слой 6 выполнен в виде оболочки, которая полностью окружает несущий корпус 4 и измерительные сенсоры 5. Речь может идти, например, о соответственно сформированной ПТФЭ-пленке, которая при известных условиях может быть усилена волокнами.

На фиг.1 видны также расположенные на двух противоположных сторонах несущего корпуса 4, заканчивающие измерительное устройство 3 снаружи защитные пластины 7 и 8. Защитная пластина 7 прилегает непосредственно к нижней стороне 13 железнодорожной шпалы 12. Она служит плитой основания, соответственно, базой, относительно которой в соответствующих позициях соответствующими измерительными сенсорами 5 измеряются вертикальные удельные давления. По поводу возможных вариантов осуществления такой служащей базой, соответственно, плитой основания защитой пластины ссылаемся на уже поясненные выше разные возможности. Расположенная на противоположной ей стороне, то есть под несущим корпусом 4 и скользящим слоем 6, защитная плита 8 имеет функцию защитного слоя, который должен защищать несущий корпус 4 вместе с его измерительными сенсорами 5 от слишком больших сил, от избыточной нагрузки и, в частности, от разрушения. Но с другой стороны, эта защитная плита 8 должна быть выполнена так, чтобы она допускала измерение вертикального удельного давления в каждой позиции каждого измерительного сенсора 5. Необходимо избегать защитной плиты 8, являющейся столь жесткой, что она препятствует селективному по позиции измерению вертикального удельного давления. Возможные варианты осуществления такой служащей защитным слоем защитной плиты 8 на стороне, на которой вертикальные удельные давления вводятся в измерительное устройство 3, уже пояснялись выше, так что здесь ссылаемся на это пояснение. В частности, эта защитная плита 8 может при этом также иметь многослойную структуру, например, как уже пояснялось, имеющую слой из стали и слой из меди или другого пластичного металла, соответственно, материала. На фиг.1a показан увеличенный фрагмент A с фиг.1. Там хорошо видно, что защитная пластина 8 имеет слой из пластичного металла 26, который обращен к несущему корпусу 4. Хорошо видна также сталь 27, соответственно, слой из стали 27, обращенный к стороне, на которой вертикальные удельные давления, здесь вертикальные удельные давления на поверхность балласта балластной постели 14, вводятся в измерительное устройство 3.

Для предотвращения повреждений измерительного устройства 3, в частности на торцевых поверхностях 10 защитных пластин 7 и 8 несущего корпуса 4, в этом примере осуществления предусмотрена проходящая по краям вокруг защитных пластин 7 и 8 и несущего корпуса 4 защитная рамка 9. На фиг.1 она выполнена L-образной в поперечном сечении. Эта защитная рамка 9 предотвращает, в частности, повреждение измерительного устройства 3 при собственно известной подбивке балластной постели 14. Под измерительным устройством 3 и, в частности, его защитной пластиной 8 на фиг.1 находится собственно известная, имеющая одно- или многослойную структуру эластомерная подошва 15 шпалы. В уровне техники известны и могут находить здесь применение самые различные варианты осуществления таких подошв шпал. Подошвы 15 шпал имеют, с одной стороны, упругие демпфирующие свойства для демпфирования вибраций. С другой стороны, такие подошвы 15 шпал предпочтительным образом имеют также пластические свойства для удерживания балласта балластной постели 14 по возможности в положении под железнодорожной шпалой 12. Подошва 15 шпалы является опцией. То есть она может иметься или же нет.

С помощью измерительного устройства 3 в этом первом примере осуществления изобретения в соответствии с фиг.1 может осуществляться пространственное и временное измерение положения контактных поверхностей между нижней стороной 13 железнодорожной шпалы 12 и зернами балласта балластной постели 14. При этом каждый измерительный сенсор 5 выдает индивидуальное для позиции именно этого измерительного сенсора 5 измеренное значение вертикального удельного давления. Таким образом может регистрироваться с точки зрения технологии измерения с разрешением в поверхности положение и протяженность контактных поверхностей между зернами балластной постели 14 и нижней стороной железнодорожной шпалы 12. Когда измеряют вертикальные удельные давления в отдельных позициях каждого измерительного сенсора 5 в течение долгого периода времени, то так могут также измеряться и контролироваться осуществляющиеся вследствие процессов перераспределения и/или осаждения перераспределения зерен балласта в балластной постели 14, и вместе с тем смещения и изменения контактных поверхностей. Кроме того, можно также регистрировать с точки зрения технологии измерения и оценивать количественно действие подошвы 15 шпалы за счет того, что измерения, при которых имеется подошва 15 шпалы, сравнивают с измерениями, при которых обошлись без подошвы 15 шпалы. Так с помощью предлагаемого изобретением железнодорожного пути 1 с точки зрения технологии измерения может также исследоваться действие разных видов подошв 15 шпал.

На фиг.2 схематизированно показан вид в плане несущего корпуса 4, имеющего множество расположенных дистанцированно друг от друга измерительных сенсоров 5 для измерения каждого вертикального удельного давления в позиции каждого измерительного сенсора 5. Размер, количество и расположение измерительных сенсоров 5 на несущем корпусе 4 может адаптироваться к каждой задаче измерения. С помощью соответствующего размера измерительных сенсоров 5 и расстояния между ними и их количества может достигаться желаемое разрешение по горизонтали. Оно лежит предпочтительным образом в уже названных выше пределах от 1 мм до 1 см. Измерительные сенсоры 5 должны были бы быть пригодны для того, чтобы измерять вертикальные удельные давления в интервале или по меньшей мере части интервала от 0,01 Н/мм² до 200 Н/мм². Соответственно расположенные измерительные сенсоры 5 в каждом случае собственно известным образом с помощью проводов 16 подключения подключены к интерфейсу 11 подключения. К этому интерфейсу 11 подключения может непосредственно или опосредованно подключаться соответствующий измерительный прибор, чтобы записывать, передавать или другим образом обрабатывать измеренные посредством измерительных сенсоров 5 в каждой позиции вертикальные удельные давления. Интерфейс 11 подключения может быть выполнен бескабельным или в виде кабельного соединения. Соответственно подключаемые к интерфейсу 11 подключения измерительные приборы 17 известны в уровне техники. Несущий корпус 4 может быть выполнен гибким, в виде мата, или обладающим собственной жесткостью, в виде пластины.

На фиг.3 изображены варианты примера осуществления с фиг.1, однако при этом показана только железнодорожная шпала 12 вместе с расположенным под ней измерительным устройством 3. На левой стороне фиг.3 указан один из вариантов, при котором защитной рамки 9 нет. На правой стороне фиг.3 предусмотрена защитная рамка 9, которая покрывает торцевые поверхности 10 защитных пластин 7 и 8 и несущего корпуса 4, образующего в вертикальном сечении U-образный профиль. В остальном имеют силу пояснения к фиг.1.

На фиг.4 схематизированно показаны разные варианты, как могут быть выполнены шахты 18 на железнодорожной шпале 12, чтобы можно было защищать от внешних влияний провода 16 подключения измерительных сенсоров 5, интерфейс 11 подключения и подключенный измерительный прибор 17. Различные варианты осуществления этих шахт 18, которые могут также называться кабельными шахтами, уже рассматривались подробно выше. На фиг.4 в качестве примера показан вариант шахты 18, проведенной через железнодорожную шпалу 12 посредине, при котором на верхнем конце шахты одновременно защищен также измерительный прибор 17. В качестве альтернативы показан расположенный с краю, здесь на правой стороне, вариант шахты 18, который расположен на железнодорожной шпале 12 сбоку. И в этом варианте одновременно в шахту 18 помещен измерительный прибор 17. В обоих вариантах шахта 18 предпочтительным образом закрыта на своем верхнем конце посредством открываемой крышки 25 с возможностью повторного закрытия, так что измерительный прибор 17 через это отверстие при соответственно удаленной крышке 25 может подключаться к интерфейсу 11 подключения и также снова удаляться с него. Вид интерфейса, как и вид варианта осуществления измерительного прибора 17, может выполняться в самых разных известных в уровне техники вариантах осуществления, так что здесь не надо останавливаться на нем подробно.

Чтобы обеспечить возможность дополнительной защиты от механического влияния, соответственно, разрушения этой измерительной мимики, дополнительно может также иметься надетый на соответствующую область железнодорожной шпалы 12 и указанную или указанные шахты 18 защитный кожух 19. Он может быть зафиксирован на шпале, например, бетонными анкерами. Предпочтительные варианты осуществления во всяком случае предусматривают, что защитный кожух 19 выполнен съемным. Балластная постель 14 и железнодорожный рельс 2 на фиг.4 также не изображены. Но фиг.4 представляет собой тоже один из вариантов примера осуществления в соответствии с фиг.1, так что можно обойтись без дальнейших пояснений со ссылкой на соответствующие варианты осуществления выше.

Шахты 18 и защитный кожух 19 предпочтительным образом выполнены водонепроницаемыми. Они могут изготавливаться путем сваривания друг с другом соответствующих металлических частей или путем склеивания. Но отдельные элементы могут быть также, конечно, соединены винтами, заклепками и для создания необходимой водонепроницаемости оснащены разными уплотнительными массами. Все это может быть адаптировано к каждому случаю применения.

На фиг.5 показан схематизированный вид снизу нижней стороны 13 железнодорожной шпалы 12 с фиг.1 в области, в которой расположено измерительное устройство 3. Видны защитная рамка 9, а также в отдельной области и нижняя защитная пластина 8 вместе с расположенной на ней на части поверхности подошвой 15 шпалы. Эта подошва 15 шпалы может быть расположена на части поверхности, на всей поверхности или, как уже пояснялось выше, даже не под измерительным устройством 3, соответственно, железнодорожной шпалой 12. На фиг.5 показано расположение подошвы 15 шпалы на части поверхности, так что некоторая часть защитной пластины 8 остается свободной. Такая структура может применяться, например, непосредственно для того, чтобы сравнивать действие подошвы 15 шпалы с отсутствием подошвы 15 шпалы. Протяженность несущего корпуса 4 показана на фиг.5 штриховой линией. Измерительное устройство 3 может распространяться на всей поверхности по всей нижней стороне 13 железнодорожной шпалы 12 или же быть выполнено только в отдельных областях нижней стороны 13 железнодорожной шпалы 12, так, как это в качестве примера показано на фиг.5.

На фиг.6 показан один из вариантов, при котором измерительное устройство 3 расположено между железнодорожным рельсом 2 и железнодорожной шпалой 12. В варианте в соответствии с фиг.6 измерительное устройство 3 лежит непосредственно на верхней стороне 20 железнодорожной шпалы 12. Между железнодорожным рельсом 2 и верхней защитной пластиной 7 измерительного устройства 3 в этом примере осуществления находится последовательность слоев, состоящая из эластомерного промежуточного пласта 21, обладающей собственной жесткостью ребристой пластины 22 и снова эластомерной, промежуточной пластины 23. За исключением того факта, что в этом примере осуществления отсутствует защитная рамка 9, измерительное устройство 3 этого примера осуществления может быть выполнено аналогично первому примеру осуществления, так что в этой связи ссылаемся на эти описания. Это относится и к шахте 18 с измерительным прибором 17, который через интерфейс 11 подключения и провода 16 подключения подключен к расположенным на несущем корпусе 4 измерительным сенсорам 5.

С помощью показанного на фиг.6 варианта могут измеряться вертикальные удельные давления соответственно в каждой позиции упомянутого множества измерительных сенсоров 5. Тем самым может отображаться, как распределены на поверхности вертикальные нагрузки, которые железнодорожный рельс 2 вводит в железнодорожную шпалу 12. Путем соответствующего измерения в течение долгого периода времени могут контролироваться и подтверждаться изменения в этом распределении нагрузки. Эта структура может также применяться для того, чтобы с точки зрения технологии измерения регистрировать действие эластомерных промежуточных слоев, здесь в виде промежуточного пласта 21 и промежуточной пластины 23. Путем расположения разных видов упругих промежуточных пластов 21 или пластин 23 может измеряться их действие при вводе нагрузки от железнодорожного рельса 2 в железнодорожную шпалу 12 и представляться с разрешением на поверхности. Разрешение этого измерения по горизонтали с помощью соответствующего размера измерительных сенсоров 5 и расстояния между ними на несущем корпусе 4 может адаптироваться к каждой задаче измерения.

На фиг.7 показан похожий на фиг.6 вариант, при котором вместо последовательности промежуточного пласта 21, ребристой пластины 22 и промежуточной пластины 23 между измерительным устройством 3 и железнодорожным рельсом 2 расположен только промежуточный пласт 21. Конечно, можно также обойтись совсем без промежуточных пластов 21 и промежуточных пластин 23, а также ребристых пластин 22. Крепление железнодорожного рельса 2 на железнодорожной шпале 12 на фиг.6 и 7 не изображено. Оно может быть выполнено как в уровне техники.

На фиг.8 показан предлагаемый изобретением вариант осуществления железнодорожного пути 1, при котором железнодорожные рельсы 2 оперты на железнодорожные шпалы 12, а железнодорожные шпалы 12 на балластную постель 14, и измерительное устройство 3 расположено под балластной постелью 14. В показанном варианте в соответствии с фиг.8 между балластной постелью 14 и измерительным устройством 3 расположен эластомерный подбалластный мат 24. Но без него можно также обойтись. Измерительное устройство 3 выполнено, в принципе, так, как в пояснено в первом примере осуществления в соответствии с фиг.1 и 2. Однако на фиг.8 обошлись без защитной рамки 9. Количество, размер и распределение измерительных сенсоров 5 на несущем корпусе 4 измерительного устройства 3 может, так же, как и размер несущего корпуса 4 и вместе с тем размер измерительного устройства 3, адаптироваться к каждой задаче измерения. И в этом варианте в соответствии с фиг.8 в каждой позиции каждого измерительного сенсора 5 могут измеряться соответствующие вертикальные удельные давления, так что воздействующие на нижнее строение пути нагрузки железнодорожного пути 1 могут измеряться и представляться с разрешением по горизонтали, соответственно, на поверхности. И здесь путем измерения в течение долгого периода времени можно измерять и контролировать временные изменения в положении, количестве и/или размере точек ввода нагрузки. Помимо этого, таким образом может также регистрироваться с точки зрения технологии измерения и оцениваться количественно действие по-разному выполненных подбалластных матов 24.

Разные варианты осуществления, которые в качестве примера показаны на фигурах, наглядно поясняют, что предлагаемые изобретением железнодорожные пути 1 могут быть выполнены очень различно. Это относится, в частности, к вопросу, где измерительное устройство 3 расположено под железнодорожным рельсом 2. То есть с помощью предлагаемых изобретением железнодорожных путей 1 можно с разрешением по горизонтали, соответственно, на поверхности измерять ввод вертикальных удельных давлений, а также регистрировать с точки зрения технологии измерения соответствующие изменения во времени. Помимо этого, предлагаемые изобретением железнодорожные пути 1 позволяют регистрировать с точки зрения технологии измерения и представлять действия разных эластомерных промежуточных слоев, таких как, например, применяемые здесь в разных примерах осуществления промежуточные пласты 21, промежуточные пластины 23, подошвы 15 шпал и подбалластные маты 24. Вместо железнодорожных шпал 12 железнодорожные рельсы 2 у предлагаемых изобретением железнодорожных путей 1 могут быть также оперты на плиты, например, из бетона, или другие прокладки. И в таких вариантах осуществления предлагаемые изобретением измерительные устройства 3 могут применяться для решения самых различных задач измерения.

В заключение следует указать, что соответствующие измерительные устройства 3, имеющие по меньшей мере один выполненный в виде мата или в виде пластины несущий корпус 4, имеющий множество расположенных дистанцированно друг от друга измерительных сенсоров 5 для измерения соответствующего вертикального удельного давления в позиции каждого измерительного сенсора 5, могут применяться не только у железнодорожных путей 1. Более того, с помощью таких измерительных устройств 3 можно также измерять вертикальные удельные давления и плоскостное распределение этих вертикальных удельных давлений в зданиях и, в частности, под эластомерными пластами в зданиях. Такие измерения могут осуществляться, например, между стенами, крышами и полами, или у отдельных точечных опор, или в других случаях применения в области строительства. В области железных дорог такие измерительные устройства 3 в соответственно адаптированных вариантах осуществления могут применяться также у систем масса-пружина, в частности, в свою очередь, под и/или над эластомерными пластами.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 Железнодорожный путь

2 Железнодорожный рельс

3 Измерительное устройство

4 Несущий корпус

5 Измерительный сенсор

6 Скользящий слой

7 Защитная пластина

8 Защитная пластина

9 Защитная рамка

10 Торцевая поверхность

11 Интерфейс подключения

12 Железнодорожная шпала

13 Нижняя сторона

14 Балластная постель

15 Подошва шпалы

16 Провод подключения

17 Измерительный прибор

18 Шахта

19 Защитный кожух

20 Верхняя сторона

21 Промежуточный пласт

22 Ребристая пластина

23 Промежуточная пластина

24 Подбалластный мат

25 Крышка

26 Пластичный материал

27 Сталь

Изобретение относится к строению железнодорожного пути. Путь (1) имеет два железнодорожных рельса (2) и расположенное под по рельсом (2) измерительное устройство (3) вертикального удельного давления, имеющее выполненный в виде мата или в виде пластины несущий корпус (4) с расположенными дистанцированно друг от друга измерительными сенсорами (5) измерения соответствующего вертикального удельного давления в позиции каждого измерительного сенсора (5). Причем измерительное устройство (3) на по меньшей мере одной стороне несущего корпуса (4) ограничено заканчивающей измерительное устройство (3) снаружи многослойной защитной пластиной (8), у которой сталь (27) обращена к стороне, на которой в измерительное устройство (3) вводятся вертикальные удельные давления, и при этом защитная пластина (8) имеет также слой из более мягкого пластичного металла (26), который обращен к несущему корпусу (4). Достигается возможность регистрации распределения вертикальных удельных давлений на поверхности, а также их изменение. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Железнодорожный путь (1), имеющий по меньшей мере два железнодорожных рельса (2) и по меньшей мере одно, расположенное под по меньшей мере одним из железнодорожных рельсов (2) измерительное устройство (3) для измерения вертикального удельного давления, причем это измерительное устройство (3) имеет по меньшей мере один выполненный в виде мата или в виде пластины несущий корпус (4) с расположенными дистанцированно друг от друга измерительными сенсорами (5) для измерения соответствующего вертикального удельного давления в позиции каждого измерительного сенсора (5), и причем измерительное устройство (3) на по меньшей мере одной стороне несущего корпуса (4) ограничено заканчивающей измерительное устройство (3) снаружи многослойной защитной пластиной (8),

отличающийся тем, что у упомянутой многослойной защитной пластины (8) сталь (27) обращена к стороне, на которой в измерительное устройство (3) вводятся вертикальные удельные давления, и при этом защитная пластина (8) имеет также слой из более мягкого пластичного металла (26), который обращен к несущему корпусу (4).

2. Железнодорожный путь (1) по п.1, отличающийся тем, что предпочтительно непосредственно над и/или под несущим корпусом (4) и измерительными сенсорами (5) расположен по меньшей мере один скользящий слой (6) измерительного устройства (3) для развязки от горизонтальных поперечных сил при измерении вертикального удельного давления, при этом предпочтительно предусмотрено, что коэффициент трения между каждым из измерительных сенсоров (5) и скользящим слоем (6) равен 0,5 или меньше, предпочтительно 0,1 или меньше.

3. Железнодорожный путь (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что измерительное устройство (3) на двух противоположных друг другу сторонах несущего корпуса (4) ограничено соответственно заканчивающей измерительное устройство (3) снаружи многослойной защитной пластиной (7, 8).

4. Железнодорожный путь (1) по п.2 или 3, отличающийся тем, что скользящий слой (6), предпочтительно в каждом случае, расположен между несущим корпусом (4), имеющим измерительные сенсоры (5), и защитной пластиной (7, 8).

5. Железнодорожный путь (1) по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что измерительное устройство (3) имеет проходящую по краям вокруг защитной пластины (7, 8), предпочтительно защитных пластин (7, 8), и несущего корпуса (4) защитную рамку (9), которая снаружи закрывает торцевые поверхности (10) защитной пластины (7, 8), предпочтительно защитных пластин (7, 8), и несущего корпуса (4).

6. Железнодорожный путь (1) по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что измерительное устройство (3) имеет по меньшей мере один интерфейс (11) подключения для подключения измерительных сенсоров (5) к измерительному прибору (17) для записи измеряемого каждым из измерительных сенсоров (5) вертикального удельного давления.

7. Железнодорожный путь (1) по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что измерительные сенсоры (5) предназначены для того, чтобы измерять вертикальные удельные давления в интервале или по меньшей мере части интервала от 0,01 Н/мм² до 200 Н/мм².

8. Железнодорожный путь (1) по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что разрешение измерительного устройства (3) по горизонтали лежит в пределах от 1 мм до 1 см.

9. Железнодорожный путь (1) по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что железнодорожные рельсы (2) опираются на железнодорожные шпалы (12), а измерительное устройство (3) расположено между по меньшей мере одним из железнодорожных рельсов (2) и по меньшей мере одной из железнодорожных шпал (12) и/или на обращенной от железнодорожного рельса (2) нижней стороне (13) железнодорожной шпалы (12).

10. Железнодорожный путь (1) по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что железнодорожные рельсы (2) опираются на железнодорожные шпалы (12), а железнодорожные шпалы (12) – на балластную постель (14), и измерительное устройство (3) расположено под балластной постелью (14).