рельс транспортной системы юницкого

Формула изобретения

1. Рельс транспортной системы, содержащий полый трубчатый корпус, внутри которого размещены предварительно напряженные протяженные силовые элементы, например, в виде прутков, канатов или проволок, а объем свободных промежутков заполнен твердым монолитным материалом, отличающийся тем, что часть протяженных силовых элементов или все они размещены внутри корпуса рельса с образованием контакта с внутренней поверхностью его стенки по линии приложения подвижной рельсовой нагрузки.

2. Рельс по п. 1, отличающийся тем, что протяженные силовые элементы, по меньшей мере те, что расположены с образованием контакта с внутренней поверхностью стенки корпуса, оснащены адаптационными оболочками из упругодеформируемого материала, непосредственно охватывающими поверхность каждого из них по всей длине их контактирования со стенкой корпуса.

3. Рельс по п. 1, отличающийся тем, что один из протяженных силовых элементов расположен в контакте с внутренней поверхностью стенки корпуса по линии приложения нормальной составляющей подвижной рельсовой нагрузки от несущих колес транспортного средства, а два других протяженных силовых элемента расположены, предпочтительно, симметрично относительно линии приложения нормальной составляющей подвижной рельсовой нагрузки от несущих колес транспортного средства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспорту, в частности к транспортным системам эстакадного и подвесного типа, использующим рельсовую путевую структуру. Оно может быть использовано при создании скоростных дорог для больших городов и междугородных сообщений, в том числе в условиях сильно пересеченной местности, гор, пустынь, а также при построении межцеховых транспортных структур рассредоточенных производственных предприятий как для многорельсовых, так и монорельсовых путей.

Известен рельс для движения подвесных вагонеток, выполненный в виде стальной трубы цилиндрической формы, устанавливаемой на опорах-кронштейнах (см. патент США 2997003, кл. НКИ 104-93, 1961). В условиях воздействия подвижной рельсовой нагрузки такой рельс ведет себя как обычная балка, вследствие чего имеет невысокую удельную несущую способность.

Известен также рельс в виде цилиндрической трубы, состоящей из отрезков, соединенных стальной полосой прямоугольного сечения, проходящей внутри этих отрезков (см. патент США 5738016, кл. НКИ 104-107, 1998). Благодаря наличию дополнительного элемента жесткости внутри трубы рельс такой конструкции способен нести большую нагрузку, однако для создания скоростных транспортных систем его несущей способности недостаточно.

Повышенной несущей способностью обладает рельс, используемый в транспортной системе Юницкого по патенту РФ 2080268, МКИ⁷ В 61 В 5/02, 1997. Указанный рельс содержит полый цилиндрический корпус в виде трубы, внутри которого размещен протяженный силовой элемент в виде нескольких предварительно напряженных канатов, а объем свободных промежутков заполнен твердым монолитным материалом, В качестве материала-заполнителя используются преимущественно цементные смеси, в том числе и расширяющиеся при затвердевании.

Однако из-за локальной деформации корпуса рельса в зонах приложения подвижной рельсовой нагрузки нагрузочная способность известного рельса имеет ограничения, так как в данной конструкции материал-заполнитель из-за малой площади контакта колес с поверхностью рельса (площадь контакта порядка 1 см²) испытывает давления, величина которых может приводить к его разрушению (давления порядка 1000 кгс/см²). По мере увеличения протяженности зоны разрушения материала-заполнителя рельс может терять свою несущую способность и тем самым создавать аварийные ситуации.

В основу предлагаемого изобретения положена задача обеспечения стабильности несущей способности рельса за счет снижения давлений, воздействующих на монолит материала-заполнителя при движении деформационной волны рельсовой нагрузки.

Решение поставленной задачи в рельсе транспортной системы Юницкого, содержащем полый трубчатый корпус, внутри которого помещены предварительно напряженные протяженные силовые элементы, например, в виде канатов, прутков или проволок, свободные промежутки между которыми заполнены твердым монолитным материалом, обеспечивается тем, что в нем часть протяженных силовых элементов или все они размещены внутри корпуса рельса с образованием контакта с внутренней поверхностью его стенки по всей длине зоны приложения подвижной рельсовой нагрузки.

Решение указанной задачи достигается также тем, что протяженные силовые элементы, по меньшей мере, те, что расположены в контакте с внутренней поверхностью стенки корпуса рельса в зоне приложения подвижной рельсовой нагрузки, оснащены адаптационными оболочками из упругодеформируемого материала, плотно охватывающими непосредственно поверхности протяженных силовых элементов по всей длине их контактирования со стенкой корпуса.

Решение поставленной задачи достигается также тем, что один из протяженных силовых элементов расположен в контакте с внутренней поверхностью стенки корпуса по линии приложения нормальной составляющей подвижной рельсовой нагрузки от несущих колес транспортного средства, а два других протяженных силовых элемента расположены предпочтительно симметрично относительно линии приложения нормальной составляющей подвижной рельсовой нагрузки от несущих колес транспортного средства.

Благодаря контактированию поверхности канатов со стенкой цилиндрического корпуса канаты помимо силовых функций выполняют дополнительные - функции передаточных элементов, обеспечивающих перераспределение давлений локальных деформационных волн, перемещающихся вдоль стенки корпуса рельса под воздействием рельсовой нагрузки, на большую площадь за счет увеличения размеров зоны их воздействия на поверхность монолита материала-заполнителя. Тем самым исключается возможность воздействия недопустимых давлений на монолит материала-заполнителя.

Наличием еще двух силовых элементов, находящихся в контакте с поверхностью корпуса рельса в указанных зонах, обеспечивается стабильность несущей способности рельса при воздействии на него не только подвижной нагрузки от несущих колес транспортного средства, но и в случае оснащения транспортного средства вспомогательными, например, зажимными колесами, используемыми для увеличения сил сцепления с рельсом на подъемах пути.

Сущность изобретения иллюстрируется фиг. 1 и 2. На фиг.1 представлено поперечное сечение рельса с двумя силовыми элементами, один из которых расположен в контакте со стенкой в зоне приложения нормальной составляющей подвижной рельсовой нагрузки от несущих колес транспортного средства; на фиг. 2 представлено поперечное сечение рельса с тремя силовыми элементами, контактирующими со стенкой через адаптационные оболочки в трех зонах приложения подвижных рельсовых нагрузок.

Рельс предлагаемой конструкции содержит стальной цилиндрический корпус 1 в виде трубы, внутри которого расположен предварительно напряженный силовой элемент, выполненный в виде нескольких отдельных канатов 2 (фиг.1) и 2а, 2б, 2в (фиг.2). Один из протяженных силовых элементов 2 (фиг.1), 2а (фиг.2) расположен в корпусе 1 с образованием контакта с его стенкой по всей длине линии приложения нормальной составляющей подвижной рельсовой нагрузки Р от колес транспортного средства, а два других - 2а, 2б (фиг.2) - с образованием по всей длине контакта со стенкой корпуса, в зонах приложения подвижной рельсовой нагрузки Q, создаваемой вспомогательными, например зажимными, колесами транспортного средства, расположенными предпочтительно симметрично относительно первой зоны. Указанные дополнительные зоны приложения подвижной рельсовой нагрузки Q используются в случае движения по рельсовому пути транспортных средств, оснащенных вспомогательными колесами, например, зажимными, используемыми на участках подъема пути для увеличения сил сцепления с рельсом.

Кроме этого, рельс содержит дополнительно адаптационные оболочки 3 из упругодеформируемого материала (металла или пластика), непосредственно охватывающие поверхность каждого из силовых элементов, контактирующего со стенкой корпуса 1. При этом контактирование силовых элементов 2а, 2б, 2в (фиг. 2) со стенкой корпуса 1 осуществляется посредством оболочек 3, обеспечивающих увеличение площади контакта.

Протяженный силовой элемент может быть также выполнен в виде нескольких прутков (арматуры) или высокопрочных проволок.

Свободный объем полости рельса заполнен твердым монолитным материалом 4, например цементной смесью или композитом на основе полимерных связующих типа эпоксидной смолы, или в качестве материала-заполнителя могут использоваться твердые пластмассы. Монолит материала-заполнителя после затвердевания может находиться под избыточным давлением, что благоприятствует повышению несущей способности рельса. Этим же материалом может быть заполнено и пространство между прутками или проволоками протяженного силового элемента 2, что значительно повысит его изгибную жесткость.

Работает рельс описанной конструкции следующим образом.

При движении транспортного средства по рельсу под каждым колесом транспортного средства образуется зона локальной деформации стенки корпуса 1 рельса, которая в виде деформационной волны перемещается вместе с колесом. От внешней поверхности рельса к его внутренней поверхности зона деформации частично трансформируется (увеличивается) естественным образом за счет толщины стенки и далее распространяется на силовой элемент 2 непосредственно (фиг. 1) либо через оболочку 3 из упругодеформируемого материала (фиг.2). Последняя вместе с канатом 2а еще больше увеличивает зону деформации, распределяя тем самым давление на большую площадь монолита материала-заполнителя 4. Благодаря такой трансформации больших локальных давлений от колеса транспортного средства материал-заполнитель не испытывает запредельных давлений и, следовательно, сохраняет несущую способность рельса неизменной во времени.

Рельс описанной конструкции позволяет создать рельсовый путь струнного типа, обладающий высокой нагрузочной способностью.