Železničný zvršok

(51) Int. c 1.6 Číslo prioritnej prihlášky A 827/90 E 01 B 3/34Krajina priority AT ÚRAD Dátum zverejnenia 17.12.91 PRIEMYSELNÉHO vLAsTNfcTvA Dátum oznámenia o udelení vo Vestníku 07.02.96 SLOVENSKEJ REPUBLIKY(73) Majiteľ patentu Allgemeine Baugesellschatł - A. PORR Aktiengesellschañ, Wien, AT(72) Pôvodca vynálezu SALZMANN Heinrich Ing., Salzburg, AT(54) Názov vynálem železničný zvršokŽelemičný zvršok je vybavený štrkovým lôžkom, na ktorom sú uložené priečne podvaly (l) z betónu, najmä z predpàtćho betónu, majúceho vo svojej strednej časti menší prierez ako v oblastí uloženia koľajníc (3) a vybavené na svojich bočných plochách, smerujúcich k podkladu, drážlcovými vybraniamí (8), ktorých najväčšie priečne predĺženie prebieha rovnobežne s pozdĺžnou osou koľajníc (3), pričom tieto drážkové vybrania (8) sú vytvorené spolu s telesom priečnych podvalov (l). Drážkove vybraní (8) sú vytvorené v oblastiach uloženia koľajnic (3), najmä vždy vo vonkajších dvoch patinách až tretináeh dĺžky piiečnyeh podvalov (l), pričom dráüovć vybrania (8) sú v dotyku len so štrkovými zmami štrkoveho lôžka.Vynález sa týka železničného zvršku so štrkovým lôžkom, na ktorom sú uložené priečne podvaly z betónu,najmä z predpatćho betónu, v strednej časti s menším prierezom ako v oblastiach uloženia koľajnlc, pričom na bočných plochách betónových priečnych podvalov sú vytvorené draíkové vybrania, smerujúce najma k podkladu, ktorých najväčší rozmer je rovnobežný s koľajnicami a ktoré sú vytvorené v jednom celku s priečnymi podvalmi.Na zvýšenie priemernej rýchlosti železničnej osobnej i nákladnej prepravy sú potrebné okrem zodpovedajúcich zabezpečovacích systémov dva základné predpoklady. Predovšetkým musia byť materialy odvaľujúcich sa častí vhodné na vysoké rýchlosti, to znamená musia zabezpečiť stabilitu a pokojnú jazdu na rovných úsekoch trate a musia sťičasne zabezpečiť zodpovedajúcu stabilitu pri vysokých rýchlostíach aj v zakrutách trate. Ďalším nevyhnutným predpokladom je účinný prenos trakčnej sily ťažného stroja na koľajnice a tiež na celú konštrukciu koľaje.Ako z predchádzajúceho úvodu vyplýva, so zvyšujúoou sa rýchlosťou jazdy zvačšujú sa kinetické sily, prenášané do koľaje, pretože pôsobiaca energia sa zväčšuje so štvorcom rýchlosti. Jednou z možností priaznivého zachytávania energie je použitie takzvaného bezštrkového železničného zvršku, pričom sa však táto konštrukcia pre svoju značnú nakladnosť používa len pri vybraných úsekoch trate, napriklad v tuneloch, kde je potrebné zachovať nízku konštmkčnú výšku, na staniciach a tiež v susedstve obývaných oblastí, pripadne na tratiach s veľkou hustotou prevádzky a vysokým výkonom. Na ostatných tratiach sa dava prednosť koľajovému zvršku so štrkovým lóžkom, pričom pri tejto konštrukcii sú v podstate dve možnosti prispôsobenia na vyššie rýchlostí, ak neberieme do úvahy konštrukciu koľajnic, a to na jednej strane úprava štrkového lôžka a na druhej strane úprava podvalov vratane upevňovacích prostriedkov na upevnenie koľajníc. Pri štrkovom lôžku je možnosť meniť jeho zrnitosť a upravovať veľkost jeho jednotlivých frakcií zŕn, prípadne je možnost voliť celoplošné obklopenie podvalov štrkovým lôžkom, aby sa znížilo vyžarovanie hluku, avšak aby sa tiež zlepšila možnost účinného podbíjania mémymi podbíjacírni strojmi. Pri podvaloch, ktoré sa od začiatku vyhotovovali z masivneho dubového dreva, impregiovaného dechtom a inými prostriedkami proti pôsobenia mikroorganizmov, takže tieto podvaly boli veľmi škodlivé pre okolité životné prostredie, sa prechádzala na nahradzovanie dreva oceľou,penovými plastmi a betónom, najma predpätým betónom.Oceľ sa vymačuje veľmi dobrou vodivosťou zvuku,takže už z tohto dôvodu je použiteľnosť a vhodnosť oceľových podvalov obmedzená. Plastové podvaly môžu síce vykazovať z mechanického hľadiska izotropné vlastnosti, pričom ich vodivosť hluku je nižšia ako pri oceľových podvaloch, avšak najma spoľahlivosť zakotvenia upevňovacích prostriedkov pre koľajnice v podvaloch z penových plastov je v dôsledku malej odolnosti týchto materiálov proti ďalšiemu roztrhnutiu veľmi problernatická. Podvaly, najma priečne podvaly, ktoré sa stále viac používajú najma pri železničných zvrškoch soštrkovým lôžkom, patria do skupiny betónových podvalov. Pretože betónové podvaly majú väčšiu tvrdost ako napriklad drevené podvaly, je ich odpor proti priečnemu posunutiu v štrkovom lôžku menší ako napríklad pri podvaloch, ktoré majú menšiu tvrdosť, pripadne menší odpor proti mtlačeniu ako vlastné štrkové zmá štrkového lôžka, pretože v takomto prípade sa môžu štrkové zrna zaťať do povrchovej plochy podvalov. Pri nižších priečnych posúvacích silách sa môže napriklad vybavením podvalov povlakom dosiahnuť zvýšenie odporu podvalov proti priečnemu posunutiu, pričom týmto opatrením sa naviac dosahuje tlmenie mechanických náraznv a tiež tlmenie emitovaného hluku. Ak sa prenášajú na koľajnice väčšie sily a tým sa tiež väčšie sily prenášajú z koľajnlc na podvaly a z podvalov do štrkovćho lôžka, potom je na obmedzenie rozsahu a početnosti údržbárskych prác potrebné zvýšiť odpor podvalov proti priečnemu posunutiu.Na predĺženie časových intervalov medzi údržbaskymi prácami na železničnom zvršku je tiež potrebné zamedziť posúvaniu štrkových zín V štrkovom lôžku.Najväčšie zaťaženie podvalov sa vyskytuje v útačkach trate, pričom pri drevených podvaloch sa najväčšie narnáhanie materiálu sústreďuje do koľajnicových skrutiek, zatiaľ čo pri betónových podvaloch, je z hľadiska ich schopnosti zachytávať a prenášať zaťaženie najslabšim miestom, ich stredná časť, čo vyplýva z ohybových namáhaní, takže i pri predpátých betónových konštrukčných dieloch, pri ktorých sa v prevádzke vyskytujú ťahové sily, prekračujúce veľkosť tlakových síl, vyvodených predpatim, sa môbi po dlhšej prevádzke objaviť v ich strednej časti trhlinky.Na zvýšenie odpom podvalov proti priečnemu posunutiu pôsobením priečnych posúvajúcich síl sa používajú takzvané kotevné dosky alebo dištančné kusy,ktoré zasahujú do štrkovćho lôžka. Tieto kotevné dosky sa podľa AT-PS 306 075 a DE-OS 3 839 998 umiestňujú do strednej časti podvalov. Podľa riešenia DE-OS 3 839 998 sa kotevné dosky vložia do drážkových vybraní, ktoré sú vytvorené v strednej časti podvalov.Je známe tiež upevniť tieto kotevné dosky na konce podvalov.Ulohou vynálezu je vyriešiť konštrukciu železničného koľajového zvršku so štrkovým lôžkom a v ňom uloženými betónovými podvalmi, ktorý by nevyžadoval častú údržbu ako doteraz zname koľajové zvršky. Do betónových podvalov by sa mali prenášať pri koľajovom zvršku podľa vynálezu len také ťahové sily, ktoré najmä v strednej oblasti podvalov neprekročia veľkosť tlakových síl od predpátia, pričom by sa súčasne malo zaistiť zvlášť vysoké prenášanie sil medzi štrkovým lôžkom a betónovým podvalom, aby sa zvýšila odolnost proti priečnemu posunutiu podvalov. Koľajový zvršok podľa vynálezu má tiež mnoàiiť obmedzenieNedostatky doterajšieho stavu techniky odstraňuje a stanovené úlohy rieši želemičný zvršok podľa vynálezJu, ktorého podstata spočíva v tom, že drážkové vyhrania sú vytvorené v podvaloch v oblastiach uloženia koľajníc, najmä v oboch koncových dvoch pannách až tretinách dĺžky podvalov a sú obklopené štrkovými zrnarni. Týmito v podstate drážkovými vybraniami navonkajších plochách podvalov, vyplnenými štrkovými zmami, sa prenášajú sily, ktoré inak spôsobujú priečne posunutie podvalov, do štrkového lôžka, pričom tieto sily sa vnášajú do štrkového lôžka bezprostredne v mieste svojho pôsobenia, pričom súčasne zväčšenim prierezu podvalov sa zníži ich pruženie, najma pruženie v štrkovom lôžku. Pretože najdlhší rozmer dráůových vybraní prebieha v pozdlžnom smere koľajníc, dosiahne sa zvlášť účinný odpor proti priečnym posuvorn, pretože prenos síl prebieha pozdĺž plochy, ktorá je v podstate kolmá na smer priečnych posuvov. Pretože drážkové vyhrania sú obklopená len mami štrkového lôžka a vzájomné spojenie medzi jednotlivými priečnymi podvalmi je zaistené len koľajnicanri, nie sú potrebné priečne spojovacie tyče, kotvy a podobné prostriedky na udržiavanie vmjomných rozstupov priečnych podvalov, pričom pri lichobežníkovom priereze dràžkových vybraní je možné vyrovnávať rôzne rozstupy medzi susednými podvalmi spúšťaním lichobežníkových výstupkov do štrkového lôžka, pričom tieto šikmé plochy sa aj pri presnej montáži premiestňovaním zŕn štrkového lôžka opäť vytláčajú hore. Doteraz známe kotevné dosky pôsobili,najmä pokiaľ sa použili v stredných oblastiach podvalov,ako podpory dvojramenných pák, takže mohlo dochádzať k vmiku priečnych trhliniek.Ak sú drážkové vybrania na susedíacich bočných plochách podvalov v pozidlžnom smere koľajníc usporiadané proti sebe, môže sa dosiahnuť zvlášť priaznivé zakotvenie štrkového lôžka v priečnych podvaloch, pričom je možné podvaly vybaviť zvlášť veľkým počtom týchto vybraní s rovnakou hĺbkou pozdĺž podvalu.Ak majú bočné plochy priečnych podvalov a tým aj drážkové vybrania sklon najmenej 110, môže sa zvlášť obmedziť premiestňovanie štrkových zŕn v štrkovom lôžku a súčasne sa môžu použit výrobné výhodnejšie tvary podvalov, ktorých sklenené bočné plochy sú výhodné na odfonnovanie vyrobených betónových podvalov, takže sa môžu vytvoriť zvlášť hladké priečne plochy, ktoré sú ďalším príspevkom na obmedzenie premiestňovartia štrkových 2 m.Ak je prierezová plocha podvalov v mieste dvoch vzájomne protiľahlých drážkových vybraní väčšia ako prierezová plocha podvalu v jeho strednej časti, dosahuje sa zvlášť priaznivé rozkladanie síl z koľajníc do podvalov a do štrkového lôžka.Ak sú priečne podvaly vybavené na najmenej jednej ploche, ktorá je obrátená k podkladu, vybraniami, zvyšuje sa ďalej odpor podvalov proti priečnym posuvom,ktorý je prídavným odporom k základnému účinku dražkových vybraní na bočných plochách podvalov, pričom ua túto úpravu nie je potrebné zväčšovať priečny prierez podvalov a tým tiež zväčšovať hmotnost podvalov.Pokiaľ sú drážkové vybrania na spodnej ploche podvalov, obrátené k podkladu, vytvorené len v úseku oboch lcrajných tretín dläry podvalov, je možné zachovať prierezovú plochu podvalov v ich strednej časti, a tým tiež úložnú plochu podvalov v tejto časti veľmi malír,takže odpor proti pruženiu podvalov v ich strednej oblasti je nízky.Ak sú úložné plochy priečnych podvalov na uloženie na štrkovom lôžku v oblasti uloženia koľajníc, najma vo vonkajších tretinách dĺžky priečnych podvalov, väčšie ako úložné plochy strednej časti podvalov, najma ich stredné tretiny, dosiahne sa veľmi podstatný účinok prejavujúci sa tým, že odpor proti pružnćmtr zatláčaniu do štrkového lôära je na vonkajších oblastiach podvalov väčší, pretože tieto oblasti dosadajú na štrkovć lôäraväčšou plochou, zatiaľ čo v strednej oblasti je tento odpor menší, takže v tejto strednej časti sa môžu podvaly ľahšie mtláčať do štrkového lôžka, takže chybové namáhanie je možné v tejto oblasti udržiavať na nízkych hodnotách a pri podvaloch koľajového zvršku podľa vynálezu sa v strednej častí podvalov neobjavujú trhlinky alebo sa neobjavujú skôr ako pri známych podvaloch.Ak sú drážkové vybrania vytvorené medzi podporou koľajnice a koncom priečnych podvalov, môže sa dosiahnuť zvlášť priaznivé zachytávanic sledníc síl,zložených zo síl pôsobiacich v smere ej osikoľajníc a v smere kolmom na pozdĺbiu os koľajníc.Výhodné dimenzovanie priečnych podvalov v oblasti uloženia koľajníc sa môže dosiahnut vtedy, ak sú priečne podvaly vybavené v oblasti mkotvenia upevňovacích prostriedkov na upevnenie koľajníc výstupkami, vystupujúcimi z priečnych podvalov v oblasti upevňovacích skrutiek v smere pozdížnej osi koľajníc.V podstate hladkým vytvorením povrchových plôch podvalov v ich strednej oblasti, to znamená vypustením drážkových vybraní v tejto časti alebo podobných povrchových úprav, sa odstraňujú všetky vruby, v ktorých by mohlo dochádzať k zlomom, pričom v tejto oblasti napomáha v podstate stála a plynulá zmena hrúbky zníženiu nebezpečia zlomenia.Ak je podiel úložnej plochy vonkajšej časti podvalov, vybavenej drážkovými vybraniami, k dĺžke tejto časti väčší ako rovnaký podiel úložnej plochy a dĺžky vnútomej časti a ak je tento podiel od 21 do 32, potom sa dosahujú za rômych komplexných vplyvov pri pružnom zatláčaní priečnych podvalov do štrkového lôžka a pri prenose sil do podvalov a najmä pri ohybových narnáhaniach podvalov zvlášť priamivć výsledky,pretože odpor podvalov proti pružnému zatláčaníu do štrkového lôžka je v dôsledku pružného pohybu podvalov priaznivo obmedzený na minimum, pričom prenos síl sa uskutočňuje vonkajšími časťami priečnych podvalov, pri ktorých je súčasne zaistený podstatne zvýšený odpor proti priečnym posunom.Prehľad obrázkov na výkresochvynález bližšie objasňuje priklad vyhotovenia koľajového zvršku podľa vynálezu, zobrazený na výkrese,kde obr. l znázorňuje bočný pohľad na jednu polovicu priečneho podvalu koľajového zvršku a obr. 2 pohľad zhora na polovicu priečneho podvalu.Na obr. l a 2 je zobrazená polovica jedného z podvalov 1 železničného zvršku podľa vynalezu, vyrobených z betónu a vystužených predpatými výstužnými průtmi 2 z ocele. Podvaly l majú vo svojej strednej časti hladké povrchové plochy bez výstupkov, takže úložná plocha týchto podvalov l v ich strednej časti na uloženie na štrkovom lôžku je menšia ako vo vonkajších tretinách dĺžky podvalov l, v ktorých sú na podvaloch 1 uložené koľajnice 3. Koľajnice 3 sú upevnené ua priečnych podvaloch 1 pomocou koľajnicových skrutiek 4, zvierok 5 a rebrových podkladnic 6. Medzi pátkami koľajníc 3 a betónovými priečnymi podvalrni 1 sú uložené tlrniace podložky 7 na tlmenie hluku.I keď to nie je v príkladoch uskutočnenia priamo zobrazené, koľajnicové skrutky 4 nie sú mskrutkované priamo do betónového podvalu 1, ale do príchytiek z plastu, mbetónovaných v betone priečnych podvalov l.Vonkajšie tretiny podvalov l sú vybavené na svojich bočných plochách drážkovýnli vybraniami 8, ktorých šírka je volená tak, aby najmenej jedrlo štrkové uno štkového lôžka mohlo dosadnúť až na dno drážkových vybraní 8, aby sa tak zaistilo zvlášť dobré mkotvenie podvalov 1 v štrkovom lôüu.Ako je zrejmé najma z obr. 2, môžu byt drúžkové vybrania umiestnené bezprostredne vedľa miesta uloženia koľajnice 3, ako je to zjavné na ľavej strane. Drážkové vybrania 8 sú ďalej v pozdlžnom smere koľajnice 3 na oboch stranách podvalu 1 vzájomne protiľahlé. Sklon bočných plôch priečnych podvalov l, a tým tiaž dràžkových vybraní Il je najmenej ll 0. Drážkové vybrania 8 sa formujú súčasne s výrobou priečnych podvalov 1.Priečne podvaly l môžu byť ďalej vybavené, ako je to dobre zreteľne najma z obr. l, na plochách obrátených k podkladu prídavnýrni drážkovýnli vybraniarni ll v oblasti vonkajšej tretiny dĺžky podvalov l a uloženia koľajníc 3, ktoré tiež zvyšujú odpor podvalov 1 proti priečnernu posuuutiujNa výkrese zobrazený priečny podval l je zobrazením skutočného podvalu v zmenšenej mierke, takže pomery dlžky podvalu l k jeho šírke a výške zodpovedajú skutočným pomerom. Oblasť uloženia koľajnice 3 je možné v pôdoryse definovat v podstate pravouholníkovou plochou, pričom stredná oblasť môže byť definovana jej prechodom medzi pravouholníkovou oblasťou a oblasťou s menšou úložnou plochou. V zobrazenom príklade je podiel plochy a zodpovedajúcej dĺžky vo vonkajšej oblasti 3,0 a.vo vnútornej oblasti l,86. Zmenou veľkosti úložrlej plochy, prípadne dläry strednej oblasti alebo vonkajších oblastí je možné vytvárať varianty pomerov podielov vonkajšej oblasti k vnútomej oblasti napríklad v medziach od 21 do 32.Ukamje sa, že tieto podvaly 1, ktoré nemajú ziadne vzájomné rprenie vo vonkajšej a vnútomej oblasti,majú podstatne väčšiu odolnosť proti vmiku trhliniek v strednej oblasti ako podvaly so vzajorrmým rozoprelliln najmä v strednej oblasti. Odpor proti pôsobeniu priečnych posúvajúcich síl môže byť síce menší ako pri použití kotevných dosiek, avšak na druhej strane je možné uskutočňovať podbljacie práce veľmi ľahko a s menšou časovou rúročnosťou. Ukázalo sa tiež, že v zákrutâch trate sa môže dosiahnuť podstatne zvýšenie stability km ľaje a že sa podstatne znižuje chybové namáhanie koľajníc, z čoho vyplýva podstatné predĺženie životnosti koľaje.l. Železničný zvršok so štrkovým lôžkom, na ktorom sú uložené priečne podvaly z betónu, najmä z predpäté ho betónu, nlajúce v svojej strednej časti menší prierez ako v oblastiach uloženia koľajníc a vybavené na svojich bočných plochách, smerujúcich k podkladu dràžkovými vybraniami, ktorých najvačšie priečne ic prebieha najma rovnobežne s koľajnicarni a ktoré sú vytvorené v jednom kuse s telesom priečneho podvalu, v y značujúcl sa tým, že dràžkové vybrania(8) sú vytvorené v oblastiach uloženia koľajníc (3) na priečnych podvaloch (l), najmä vždy vo vonkajšíchdvoch patinách až jednej tretine diary priečnych podvalov (l), pričom drážkové vybrania (8) sú v dotyku len so štrkovými zmami štrkového lôžka.2. Želemičný zvršok podľa nároku l, v y z n a čaj úcl sa tým,žedrúžkovévybrania(3)na susedn ch bočných plochách priečnych podvalov (l) sú v pozd m smere koľajníc (3) vzájorrme protiľahlé.3. Želemičný zvršok podľa nároku 1 alebo 2,vyznačujúcl sa tým, že dražkové vybrania(8)súvpohľadezl 1 oraaspotlnajedrlej strane umiestnené bezprostredne vedľa koľajníc (3).4. Želemičný zvršok podľa jedného z nárokov l až lvyznaču llc| sa tým,žebočnéplochy priečnych podvalov (l) a tým tiež dražkové vylxarlia(8) maú sklon najmenej 1 ll).5. lezrličný zvršok podľa jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúcl sa týnnžeprierezová plocha priečneho podvalu (l) je v oblasti dvoch vzajorrme protiľahlých drúžkových vybraní (8) väčšia ako prierezová plocha strednej oblasti priečneho podvalu6. Železrličný zvršok podľa jedného z nárokov l až ivyznačujúcí sa tým,žepriečnepodvaly (l) sú vybavené aspoň na jednej strane, obratenej k podkladu, prídavnými drážkovými vybraniami (1 l).7. Želemičný zvršok podľa nároku 6, v y z n a čujúci sa tým, že prídavné dražkové vyhrania (l l) sú vytvorené na oboch vonkajších tretinàch dĺžky priečnych podvalov (l).s. Želemičný zvršok podľa jedného z nárokov l až 7, vyznačujúcí sa tým, že priečne podvaly (l) majú svoju úloàrú plochu pre uloženie na štrkovom lôžku v oblastiach uloženia koľaníc (3),najma v oblastiach vonkajších tretln svojej dlžký vlčšiu ako v strednej oblasti, najma v strednej tretine dlžky priečnych podvalov (l).9. Železničný zvršok podľa jedného z nárokov l až 8, vyznačujúci sa tým, že dražkové vybrania (8) sú vytvorené na bočných plochách priečnych podvalov (l) medzi uložením koľajníc (3) a koncami priečnych podvalov (l).lo. Železničný zvršok podľa jedného z nárokov l až 9, vyznačujúci sa tým,žepriečne podvaly (l) sú v oblastiach umiestnenia upevñovacích prostriedkov na upevnenie koľajníc (3), najmä koľajnicových skrutiek (4), vybavené výstupkarrli.ll. Železničny zvršok podľa jedného z nárokov l ažląvyznačułúcl sa tým,žepriečne podvaly (l) majú podiel úložnej plochy svojho vonkajšieho úseku s drúžkovými vybraniarni (s) k dlžke tohto úseku väčší ako podiel úložnej plochy v strednom úseku k dlžke tohto úseku, pričom pomer týchto podielov je 21 až 32.