Модуль безбалластного рельсового пути Российский патент 2024 года по МПК E01B1/00 E01B2/00 E01B3/38 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к верхнему строению рельсового пути безбалластного типа.

Известно использование как традиционных конструкций путей, с балластом, так и безбалластных железнодорожных путей. Последние в настоящее время наиболее широко применяются в связи с отсутствием недостатков, присущих, традиционным рельсовым путям (быстрое загрязнение балласта, необходимость его замены, приводящей к остановке движения и т.п.). При этом многие известные безбалластные рельсовые пути характеризуются сложностью конструкции, сложностью их изготовления и сложностью их обслуживания в процессе эксплуатации.

Задачей настоящего изобретения является создание простого по конструкции модуля безбалластного железнодорожного пути, который обладает таким важными свойствами как прочность и надежность в процессе эксплуатации, а также простота и удобство в обслуживании в процессе эксплуатации.

Известен модуль безбалластного железнодорожного пути, содержащий железобетонные подрельсовые балки, выполненные из армированного бетоном каркаса, между которыми установлены поперечины, железобетонные подрельсовые балки выполнены длиной от 3 до 6 метров в геотекстильной оболочке, на которую с заданным шагом установлены П-образные зажимные скобы, выполненные по форме и размеру основания и боковых стенок подрельсовых балок, сверху зажимных скоб в плоскости, образованной верхними частями подрельсовых балок, установлены опорные пластины, на которых установлены фиксаторы и которые с внутренней стороны соединительными элементами прикреплены к боковым стенкам скоб, при этом между некоторыми скобами установлены поперечины, сверху опорных пластин установлены петли, между которыми вдоль всей длины подрельсовых балок проложены упругие прокладки, сверху которых установлены рельсы, при этом фиксаторы установлены в петлях (см.патент РФ №2.630.362 с датой приоритета от 26.09.2016 на изобретения «Способ изготовления и устройство модуля безбалластного железнодорожного пути»).

Данная конструкция модуля характеризуется достаточно сложным технологическим процессом изготовления (отливка и сборка модулей). Поперечины установлены не между всеми скобами, что значительным образом может снизить прочность и надежность конструкции модуля в процессе эксплуатации.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является модуль безбалластного рельсового пути, содержащий железобетонные подрельсовые балки, выполненные из армированных бетоном каркасов, состоящих из металлических стержней,- жестко скрепленных между собой перемычками прямоугольной формы, и связанные поперечинами, каждая из которых выполнена из двух бандажей прямоугольной формы, жестко соединенных друг с другом швеллером и в отверстия которых вставлены каркасы балок с образованием единой сварной конструкции каркасов с бандажами поперечины, проложенные вдоль всей длины на верхней плоскости подрельсовых балок упругие прокладки для размещения рельсов, фиксаторы для крепления рельсов к железобетонным подрельсовым балкам, выполненные составными из верхней части, содержащей грузозахватные приспособления, и нижней части, выполненной заодно с бандажами (см. патент РФ №2699989 с датой приоритета от 18.12.2018 на изобретение «Модуль безбалластного рельсового пути»- прототип.)

Известный модуль также не отличается достаточной надежностью и прочностью конструкции в процессе эксплуатации. Жесткая сварная конструкция каркасов с бандажами поперечин может привести к растрескиванию железобетонной балки под воздействием больших нагрузок со стороны железнодорожного транспорта. Кроме того, балки не защищены от вредного воздействия окружающей среды (осадки, влага, ультрафиолетовое воздействие). Безрельсовый путь, составленный из модулей запатентованной конструкции, также затрудняет механизированную чистку пути в виду центрального расположения швеллера в поперечине.

Таким образом, известные безбалластные железнодорожные рельсовые пути характеризуются недостаточно высокой эффективностью их использования в виду отсутствия достаточной надежности и прочности конструкции в процессе эксплуатации, сложностью механизированной чистки рельсового пути в процессе эксплуатации.

Заявляемое в качестве изобретения техническое решение модуля безбалластного рельсового пути позволяет достичь нового технического результата - повышение эксплуатационной эффективности путем повышения надежности и прочности модуля, обеспечение простоты и удобства механизированной чистки рельсового пути в процессе его эксплуатации.

Следующая совокупность существенных признаков характеризует сущность предлагаемого в качестве изобретения технического решения и способствует достижению нового технического результата.

Модуль безбалластного рельсового пути, содержащий железобетонные подрельсовые балки, выполненные из армированных бетоном пространственных каркасов, состоящих из металлических стержней, жестко скрепленных между собой перемычками прямоугольной формы, и связанные поперечинами, каждая из которых выполнена из двух бандажей прямоугольной формы, соединенных друг с другом швеллером, имеющих верхние и нижние основания и в отверстия которых вставлены каркасы балок, проложенные вдоль всей длины на верхней плоскости подрельсовых балок упругие прокладки для размещения рельсов, фиксаторы для крепления рельсов к железобетонным подрельсовым балкам, содержащие грузозахватные приспособления, отличающийся тем, что модуль снабжен геотекстильными рукавами и элементами фиксации, последние установлены на угловых стержнях каркасов в местах их контакта с бандажами, каркасы с элементами фиксации вставлены в геотекстильные рукава, швеллер жестко прикреплен к нижним основаниям бандажей, фиксаторы для крепления рельсов к железобетонным подрельсовым балкам установлены на верхних основаниях бандажей.

Достижению результата способствует следующее

- элемент фиксации выполнен в виде витка арматуры вокруг каждого углового стержня каркаса.

- каркасы вставлены в геотекстильные рукава с зазором, равным по меньшей мере диаметру стержня каркаса.

Анализ выявленной информации о существующем уровне техники в области железнодорожного транспорта, а именно верхних строений рельсового пути безбалластного типа, и сущность предложенного изобретения показали, что предлагаемое в качестве изобретения техническое решение модуля безбалластного рельсового пути отвечает условию патентоспособности «новизна».

Снабжение модуля геотекстильными рукавами, в которые с зазором вставлены пространственные каркасы, позволяет создать железобетонные подрельсовые балки в геотекстильных рукавах, что обеспечивает в процессе эксплуатации их защиту от вредного воздействия окружающей среды (осадки, влага, ультрафиолетовое воздействие), обеспечивая надежность и прочность балок, следовательно, модуля. Зазор, равный по меньшей мере диаметру стержня каркаса, необходим, чтобы стержни пространственного каркаса при заливке бетоном не вышли на поверхность бетонной заливки. Зазор такого размера достаточен, чтобы стержни остались внутри бетонной балки, не вышли на поверхность бетонной заливки. Если зазор будет меньше диаметра стержня, то стержень выйдет на поверхность бетонной заливки. Если равен и больше, стержень не выйдет на поверхность бетонной заливки.

Жесткое соединение между собой двух бандажей нижними основаниями швеллером создает поперечину модуля с нижним расположением в модуле, что позволяет просто и удобно произвести чистку безрельсового пути, образованного из этих модулей, с применением механизированной техники, обеспечивая тем самым эффективную эксплуатацию модуля.

Для обеспечения прочности и надежности несварной конструкции, состоящей из одетых в геотекстильные рукава пространственных каркасов, вставленных в бандажи поперечин, использованы элементы фиксации данной конструкции. Отсутствие жесткости конструкции из каркасов и бандажей, например, сваркой, обеспечивает надежность и прочность модуля, препятствуя растрескиванию бетона под воздействием силовых нагрузок со стороны железнодорожного транспорта. Размещение на угловых стержнях пространственного каркаса в местах их контакта с бандажами элементов фиксации, каждый из которых выполнен в виде витка арматуры, обеспечивает как позиционирование в форме полученной несварной конструкции каркасов в бандажах поперечины, так и препятствует выходу угловых стержней каркасов на поверхность бетонной балки, обеспечивая надежность и прочность железобетонной балки, что совместно с другими существенными отличительными признаками обеспечивает достижение поставленного технического результата.

Установление на верхних основаниях бандажей фиксаторов для крепления рельсов к железобетонным подрельсовые балкам обеспечивает простое и надежное крепление рельсов на модулях, а в случае необходимости - простую замену вышедших из строя фиксаторов, что совместно с другими признаками способствует достижению технического результата.

Таким образом, предлагаемая совокупность существенных отличительных признаков обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны. В ходе проведенного заявителем поиска патентной информации в области железнодорожного транспорта, а именно верхних строений рельсовых путей безбалластного типа, обнаружены некоторые существенные отличительные признаки заявленного изобретения среди объектов того же назначения, а именно: геотекстильные рукава и нижнее крепление швеллера в модуле (см.патент РФ№2630362). При этом не обнаружена совокупность существенных отличительных признаков предлагаемого изобретения, способствующая достижению нового технического результата, и ее влияние на последний. Именно совокупность существенных отличительных признаков позволяет получить новый технический результат- повышение эксплуатационной эффективности путем повышения надежности и прочности модуля, обеспечение простоты и удобства механизированной чистки рельсового пути в процессе его эксплуатации.

Следовательно, предлагаемое изобретение обладает таким условием патентоспособности как «изобретательской уровень». Предлагаемое изобретение поясняется с помощью чертежей, где: На Фиг. 1 изображен внешний вид готового бетонно- каркасного модуля с разрезом (угловые стержни каркаса с элементами фиксации)

Фиг. 2 - поперечина модуля, состоящая из двух бандажей и швеллера, с элементами фиксации на угловых стержнях каркаса (на одном каркасе показано) Фиг. 3 - поперечина модуля, состоящая из бандажей и швеллера, вид спереди Фиг. 4-то же, что на фиг.3, вид сверху

Фиг. 5 - каркасы модуля в геотекстильных оболочках (изображен элемент фиксации) Лучший вариант осуществления изобретения. Предлагаемый модуль безбалластного рельсового пути (бетонно - каркасный модуль) создан для реализации производственных процессов, связанных с горными работами, основного и вспомогательного производств на рудниках. Предназначен для передвижения железнодорожного подвижного состава в подземных условиях, с шириной колеи 750 мм.

Бетонно- каркасный модуль (БКМ)- это интегрированная рельсовая система, создающая опору для рельсового пути непрерывного типа, так называемую мостовую. Рельсовый путь системы БКМ секционированный, состоит из множества отдельных, установленных продольно модулей.

Модуль (см. фиг. 1, 2, 3, 4, 5) безбалластного рельсового пути содержит две железобетонные подрельсовые балки 1, каждая балка 1 выполнена из армированного бетоном каркаса 2. Балки 1 связаны поперечинами 3. Модуль выполнен длиной 3 метра.

Каркас 2 выполнен из стержней 4 периодического профиля класса А500 диаметром 14 мм в количестве 6 штук, скрепленных между собой перемычками 5 прямоугольной формы из гладкой арматуры диаметром 6 мм, например, с помощью сварки. Перемычки 5 взяты в количестве 14 штук и с шагом размещения 200 мм в одном модуле.

Сверху вдоль всей длины подрельсовых балок 1 на верхней плоскости проложены упругие прокладки (на черт. не показаны), сверху которых установлены рельсы 6. Модуль содержит бандажи 7 прямоугольной формы с отверстиями 8. Каждый бандаж 7 выполнен из перевернутой П-образной детали, имеющей верхнюю часть, состоящую из двух концов П- образной детали, и нижнюю часть, представляющую собой основание 9 перевернутой П- образной детали, являющееся нижним основанием бандажа 7. В верхней части к концам каждой П- образной детали прикреплена опорная пластина 10 с помощью соединительных элементов, расположенных с внутренней и внешней сторон каждой П- образной детали. С внутренней стороны элементы выполнены в виде уголков 11, с внешней стороны- в виде косынок 12. Опорная пластина 10 - это верхнее основание бандажа 7.

Бандажи 7 нижними основаниями 9 жестко соединены между собой швеллером 13. Швеллер 13 выполнен из стального листа шириной 100 мм и длиной 600 мм. Бандажи 7 выполнены из стали с антикоррозионным покрытием 8 класса, согласно ГОСТ 1050-2005. Два бандажа 7, жестко соединенные между собой швеллером 13, например, сваркой, образуют поперечину 3 в модуле с нижним расположением швеллера 13. В одном модуле три поперечины 3. Нижнее расположение швеллера 13 в поперечине 3 позволяет беспрепятственно просто и удобно осуществлять механизированную чистку безбалластного пути, созданного из этих модулей.

На угловых стержнях 4 пространственного каркаса 2 в местах их контакта с бандажами 7 установлены элементы фиксации 14 (см. фиг.1, 2). Каждый элемент 14 выполнен в виде одного витка арматуры, например, металлической, вокруг каждого углового стержня 4 каркаса 2. Элементы 14 фиксации необходимы для позиционирования полученной несварной металлической конструкции балки, состоящей из каркасов 2 и бандажей 7, соединенных швеллером 13, в форме для заливки бетоном. Кроме того, элементы 14 препятствуют выходу угловых стержней 4 каркаса 2 на поверхность бетонной заливки балки 1. Каждый каркас 2 с элементами фиксации 14 вставлен в заранее подготовленный для него по размерам геотекстильный рукав 15 с зазором, равным по меньшей мере диаметру стержня 4 каркаса 2. Зазор необходим, чтобы стержни 4 пространственного каркаса 2 при заливке бетоном не вышли на поверхность бетонной заливки. Зазор такого размера достаточен, чтобы стержни 4 остались внутри бетонной балки, не вышли на поверхность бетонной заливки. Если зазор будет меньше диаметра стержня 4, то стержень 4 выйдет на поверхность бетонной заливки. Если равен

и/или больше, стержень 4 не выйдет на поверхность бетонной заливки. При этом может быть увеличен расход бетона при большом зазоре. Поэтому оптимальным является зазор размером 14-15 мм.

Рукава 15 выполнены из геотекстиля плотностью 100 г/ м2. Выполнение балок 1 модуля в геотекстильных рукавах 15 обеспечивает защиту модуля в процессе эксплуатации от негативных факторов окружающей среды, обеспечивая его надежность и прочность.

Такое выбранное количество стержней 4(6 штук), перемычек 5 (14 штук) в одном каркасе 2, три поперечины 3 в одном модуле определено расчетным путем, исходя из обеспечения необходимой прочности, надежност конструкции модуля. При этом в случае использования модуля в условиях повышенных нагрузок возможно использование большего количества указанных деталей конструкции. Модуль содержит фиксаторы (на черт. не показаны) для крепления рельсов 6 к железобетонным подрельсовым балкам 1. Фиксаторы выполнены в виде модернизированных рельсовых скреплений типа АРС (скоба, эксцентрик, надрельсовая изолирующая вставка, см. Cyberleninka.ru), содержащие грузозахватные приспособления, например, в виде крюков 16.

Два каркаса 2 с элементами фиксации 14 в геотекстильных рукавах 15 вставлены параллельно друг другу в отверстия 8 бандажей 7 на расстоянии метра друг от друга.

Полученную металлическую конструкцию модуля, состоящую из двух помещенных в геотекстильные рукава 15 каркасов 2 с элементами фиксации 14, вставленных в бандажи 7 трех поперечин 3, размещают в форме, закрывают крышкой. С помощью известного в технике грузоподъемного механизма опускают данную форму в вертикальном положении в пропарочную камеру, находящуюся ниже уровня пола бокса и вручную заливают бетонной смесью с последующей вибрационной составляющей. Используют бетонную смесь специального состава на мелком заполнителе (фракция 0-10, марка не ниже В 30 М 400). Модуль выдерживают до затвердевания бетонной смеси в тепло- влажностных условиях в течение 24 часов. По истечении данного времени готовый бетонно -каркасный модуль. извлекают из формы с помощью грузоподъемного механизма. С момента извлечения БКМ из формы до монтажа должно пройти не менее 28 суток. Это был рассмотрен вариант прямолинейного модуля. Алгоритм изготовления криволинейных(радиусных) модулей аналогичен изготовлению прямолинейных модулей.

На балки 1 модуля располагают упругие прокладки между крюками 16, подготавливают земляное полотно- удаление крупных кусков грунта, удаление воды, выравнивание. После укладки модулей на земляное полотно обязательно необходимо удалить пустоты между модулем и земляным полотном. Для этого осуществляют подсыпку щебня под модуль на Vi высоты модуля либо подливку бетона сначала с одной стороны, затем с другой стороны модуля с использованием опалубки. Рельсы 6 укладывают на упругие прокладки на балках 1 и соединяют между собой накладками и болтами. Сами рельсы крепят к балкам 1 с помощью фиксаторов, установленных на верхних основаниях бандажей 7, которыми являются опорные пластины 10. Модули предназначены для использования с рельсами Р50.

Таким образом, в результате применения предлагаемого изобретения достигается новый технический результат - повышение эксплуатационной эффективности путем повышения надежности и прочности модуля, обеспечение простоты и удобства механизированной чистки рельсового пути в процессе его эксплуатации, следовательно, предлагаемое изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Данное изобретение разработано для укладки рельсовых путей в подземных условиях рудников, в частности, для рудников АО «Апатит». Разработаны Технические условия на данный модуль ТУ и Инструкция по его монтажу. Данные технические документы распространяются как на прямолинейный модуль, так и на криволинейные(радиусные) модули. Испытания опытной железнодорожной линии на руднике АО «Апатит» показали высокую эксплуатационную эффективность.

Изобретение относится области строения модулей безбалластного железнодорожного пути. Модуль содержит две железобетонные подрельсовые балки, выполненные из армированных бетоном каркасов и связанные поперечинами. Каждая поперечина выполнена из двух бандажей прямоугольной формы, соединенных друг с другом швеллером, крепление швеллера нижнее. На угловых стержнях пространственного каркаса в местах их контакта с бандажами установлены элементы фиксации. Каждый элемент фиксации выполнен в виде витка металлической арматуры вокруг каждого углового стержня каркаса. Каркасы вставлены в геотекстильные рукава с зазором, равным по меньшей мере диаметру стержня каркаса. В результате повышаются эксплуатационная эффективность, надежность и прочность модуля, обеспечивается простота и удобство механизированной чистки рельсового пути в процессе его эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Модуль безбалластного рельсового пути, содержащий железобетонные подрельсовые балки, выполненные из армированных бетоном пространственных каркасов, состоящих из металлических стержней, жестко скрепленных между собой перемычками прямоугольной формы, и связанные поперечинами, каждая из которых выполнена из двух бандажей прямоугольной формы, соединенных друг с другом швеллером, имеющих верхние и нижние основания, и в отверстия которых вставлены каркасы балок, проложенные вдоль всей длины на верхней плоскости подрельсовых балок упругие прокладки для размещения рельсов, фиксаторы для крепления рельсов к железобетонным подрельсовым балкам, содержащие грузозахватные приспособления, отличающийся тем, что модуль снабжен геотекстильными рукавами и элементами фиксации, последние установлены на угловых стержнях каркасов в местах их контакта с бандажами, каркасы с элементами фиксации вставлены в геотекстильные рукава, швеллер жестко прикреплен к нижним основаниям бандажей, фиксаторы для крепления рельсов к железобетонным подрельсовьм балкам установлены на верхних основаниях бандажей.

2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что элемент фиксации выполнен в виде витка арматуры вокруг каждого углового стержня каркаса.

3. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что каркасы вставлены в геотекстильные рукава с зазором, равным по меньшей мере диаметру стержня каркаса.