Железная дорога и способ ее эксплуатации

Изобретение относится к устройству железной дороги и может быть использовано при строительстве и ремонте железнодорожных и трамвайных путей, метрополитена. Способ эксплуатации железной дороги включает движение по ней транспортных средств. Железная дорога содержит две направляющие рельсовые нити, образованные состыкованными с зазором рельсами. Стыковой конец отдающего рельса выполнен с подъемом в сторону стыка под углом α₁ к горизонтальной плоскости. Стыковой конец принимающего рельса выполнен с подъемом в сторону стыка под углом α₂ к горизонтальной плоскости. Углы α₁ и α₂ определяют с учетом наибольшей величины изгиба стыковых концов соответствующих рельсов в районе стыка при прохождении по нему колеса транспортного средства, α₁≥α₂ или α₂>α₁. Технический результат заключается в увеличении безопасности движения по железной дороге, снижении энергозатрат на разрушение рельсов и подвижных единиц железнодорожного транспорта, уменьшении угона рельсов, снижении ударных нагрузок и шума, воздействующих на человека и окружающую среду, увеличении сроков службы железной дороги и подвижного состава. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Железная дорога и способ ее эксплуатации. Изобретение относится к устройству железной дороги и может быть использовано при строительстве и ремонте железнодорожных и трамвайных путей, метрополитена.

Известна железная дорога, содержащая две направляющие рельсовые нити, образованные состыкованными с зазором рельсами (а.с. СССР №998624, Е01В 2/00, опубл. 23.02.83, бюл. №7).

Ее недостатком является быстрый износ рельсов и колес проходящего транспортного средства, связанный с большими ударными нагрузками, испытываемыми стыковыми концами рельсов и колесами транспортных средств при прохождении ими рельсовых стыков.

Указанная железная дорога является ближайшим аналогом предлагаемого изобретения.

Технический результат изобретения заключается в увеличении безопасности движения по железной дороге, снижении энергозатрат на разрушение рельсов и подвижных единиц железнодорожного транспорта, уменьшении угона рельсов, снижении ударных нагрузок и шума, воздействующих на человека и окружающую среду, повышении удобства и комфортности пассажиров, увеличении сроков службы железной дороги и подвижного состава.

Технический результат достигается за счет того, что на железной дороге, содержащей две направляющие рельсовые нити, образованные состыкованными с зазором рельсами, стыковой конец отдающего рельса выполнен с подъемом в сторону стыка под углом α₁ к горизонтальной плоскости, а стыковой конец принимающего рельса выполнен с подъемом в сторону стыка под углом α₂ к горизонтальной плоскости, при этом углы α₁ и α₂ определяют с учетом наибольшей величины изгиба соответствующих стыковых концов рельсов в районе стыка при прохождении по нему колеса транспортного средства, α₁≥α₂ или α₂>α₁.

Под железной дорогой понимают также отдельный ее участок (отрезок), ограниченный по длине, а под транспортным средством - единицу подвижного или тягового состава железнодорожного транспорта.

Очевидно, что при прохождении по железной дороге транспортных средств с минимальным весом величина изгиба рельсов в районе стыка будет наименьшей, а при прохождении по железной дороге транспортных средств с максимальным весом изгиб рельсов в районе стыка будет наибольший.

На фиг.1 условно показан рельсовый стык железной дороги, взятой за прототип, вид сбоку; на фиг.2 - рельсовый стык предлагаемой железной дороги, вид сбоку.

Штриховыми линиями показано исходное состояние стыковых концов рельсов до прохождения по рельсовому стыку колеса транспортного средства, а сплошной линией направление движения транспортного средства.

Известный рельсовый стык (фиг.1) содержит рельсы, стыковые концы которых 1 и 2 при прохождении колеса 3 транспортного средства через зазор 4 прогибаются с образованием «мертвых зон» АВ и CD, через которые «перепрыгивает» колесо 3 с последующим ударом о стыковой конец 2 принимающего рельса. Поэтому и расплющивание концов рельсов имеет обычно наибольшую ширину не по торцу, а на некотором расстоянии от него. На стыковом конце 2 принимающего рельса может быть даже «наплыв» в сторону зазора. Очевидно, что чем больше величина прогиба стыковых концов 1 и 2 рельсов, тем больше расстояние между точками А и D, которые являются точками касания колеса 3 и поверхности катания стыковых концов 1 и 2 рельсов, тем сильнее удар колеса 3 о стыковой конец 2 принимающего рельса. Точки В и С находятся на линии пересечения поверхности катания соответствующего рельса и его торцовой поверхности.

Стыковой конец 5 рельсового стыка железной дороги (фиг.2) в исходном состоянии выполнен с подъемом в сторону зазора 7 под углом α₁ к горизонтальной плоскости. Стыковой конец 6 рельсового стыка железной дороги в исходном состоянии выполнен с подъемом в сторону зазора 7 под углом α₂ к горизонтальной плоскости. Углы α₁ и α₂ определяют с учетом величины изгиба стыковых концов 5 и 6 в районе рельсового стыка при прохождении по нему колеса 3 транспортного средства.

Железную дорогу эксплуатируют следующим образом.

По железной дороге осуществляют движение транспортных средств (подвижного и тягового состава). При прохождении колесом 3 транспортного средства по стыковым концам 5 и 6, которые выполнены с подъемом в сторону зазора 7 под углом α₁ и α₂ соответственно к горизонтальной плоскости, стыковые концы 5 и 6 под действием создаваемых колесом 3 вертикальных сил прогибаются, что приводит к уменьшению или исчезновению «мертвых зон» (АВ и CD на фиг.1), что снижает силу удара колеса 3 о стыковой конец принимающего рельса.

Для обеспечения углов α₁ и α₂ под стыковые концы 5 и 6 рельсов устанавливают элементы с соответствующими размерами по вертикали. Элементы выполняют в виде предметов с сечением в параллельной оси железной дороги вертикальной плоскости в виде трапеции, большее основание которой направлено в сторону зазора. Указанные элементы могут быть прикреплены к шпалам.

Способ эксплуатации железной дороги, включающий движение по ней транспортных средств, заключается в том, что движение транспортных средств осуществляют по указанной выше железной дороге.

Железную дорогу выполняют таким образом, чтобы имели силу соотношения 0°<α₁≤α_1min, 0°<α₂≤α_2min, где α_1min соответствует наибольшей величине изгиба стыкового конца отдающего рельса, а α_2min соответствует наибольшей величине изгиба стыкового конца принимающего рельса при прохождении через рельсовый стык колеса транспортного средства с минимальным весом.

Указанные соотношения позволят исключить «выпуклость» стыка при прохождении по нему транспортного средства с весом больше минимального.

Данное техническое решение учитывает также тот факт, что до момента касания колеса транспортного средства поверхности катания принимающего рельса вследствие различия упругих свойств рельса и накладок угол изгиба стыкового конца принимающего рельса меньше угла изгиба стыкового конца отдающего рельса.

Способ эксплуатации железной дороги, включающий движение по ней транспортных средств, заключается в том, что движение транспортных средств осуществляют по указанной железной дороге.

Предлагаемые технические решения могут быть применены также при строительстве и ремонте бесстыкового пути, они промышленно применимы, обладают новизной, для среднего специалиста явными не являются.

1. Железная дорога, содержащая две направляющие рельсовые нити, образованные состыкованными с зазором рельсами, отличающаяся тем, что стыковой конец отдающего рельса выполнен с подъемом в сторону стыка под углом α₁ к горизонтальной плоскости, а стыковой конец принимающего рельса выполнен с подъемом в сторону стыка под углом α₂ к горизонтальной плоскости, при этом углы α₁ и α₂ определяют с учетом наибольшей величины изгиба стыковых концов соответствующих рельсов в районе стыка при прохождении по нему колеса транспортного средства,
α₁≥α₂ или α₂>α₁.

2. Железная дорога по п.1, отличающаяся тем, что 0°<α₁≤α_1min, 0°<α₂≤α_2min, где α_1min соответствует наибольшей величине изгиба стыкового конца отдающего рельса, a α_2min соответствует наибольшей величине изгиба стыкового конца принимающего рельса при прохождении через рельсовый стык колеса транспортного средства с минимальным весом.

3. Способ эксплуатации железной дороги, включающий движение по ней транспортных средств, отличающийся тем, что движение транспортных средств осуществляют по железной дороге по п.1.