PL214008B1 - Nawierzchnia kolejowa tluczniowa i sposób wykonania nawierzchni kolejowej tluczniowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nawierzchnia kolejowa tłuczniowa i sposób wykonania nawierzchni kolejowej tłuczniowej o zwiększonej odporności na dekonsolidację.

Klasyczne nawierzchnie kolejowe, mające ruszt torowy składający się z szyn i podkładów zanurzonych w warstwie podsypki leżącej na podtorzu, pracują pod obciążeniem eksploatacyjnym w stadium sprężysto-plastycznym. Źródłem odkształceń trwałych plastycznych jest podsypka. Współczesne osiągnięcia technologiczno-materiałowe zapewniają pod obciążeniem technologicznym pracę podtorza w stadium sprężystym. Szyny i podkłady również pracują w stadium sprężystym. Najsłabszym elementem klasycznej konstrukcji drogi kolejowej jest więc podsypka - mechanicznie zagęszczona warstwa tłucznia. Grubość warstwy podsypki jest mierzona od spodu podkładów i zależy od warunków pracy nawierzchni. W torach głównych i bocznych na podkładach drewnianych standardowa grubość podsypki wynosi od kilkunastu do 30 centymetrów. W przypadku podkładów betonowych standardowa grubość podsypki jest większa o około 5 cm. Szerokość pryzmy podsypki tłuczniowej zagęszczonej maszynowo powinna wynosić co najmniej 45 cm od czoła podkładów.

Podczas eksploatacji narastają nierównomierne trwałe odkształcenia podsypki. Powoduje to konieczność systematycznych i częstych napraw usuwających powstałe niedopuszczalne nierówności geometryczne toru.

Styk koła z szyną stanowi generator energii, która transmitowana jest przez szynę i jej przytwierdzenie do podkładu i dalej poprzez warstwę podsypki do podtorza. Powstaje pole intensywnej wibracji. Energia kinetyczna wzrasta wraz ze wzrostem prędkości pociągów. W konsekwencji wzrasta przyspieszenie drgań szyn, podkładów, podsypki i podtorza.

Praktyka pokazuje, że w podsypce powstająobszary poddane obciążeniom rozciągającym, które naruszają równowagę opartą na zasadach sił tarcia wewnętrznego powodując dekonsolidację podsypki. Dekonsolidacja to rozgęszczenie tłucznia, powodujące zwiększenie objętości. Nieuniknione jest więc osiadanie podsypki (odkształcenie plastyczne), które zwiększa się wraz ze wzrostem naprężeń pod podkładem oraz ze wzrostem przyspieszeń drgań. Wibracje wywołują w warstwie podsypki przyśpieszenie kilkakrotnie przewyższające wartość przyśpieszenia ziemskiego, co obniża dodatkowo odporność podsypki na przenoszenie naprężeń rozciągających.

Wszystkie elementy konstrukcyjne współczesnej nawierzchni kolejowej powinny pracować pod obciążeniem eksploatacyjnym w stadium sprężystym. Można to uzyskać poprzez eliminację warstwy podsypki z konstrukcji nawierzchni kolejowej, wprowadzając w to miejsce płytę z betonu zbrojonego albo poprzez zabiegi technologiczno-konstrukcyjne podwyższające odporność na dekonsolidację warstwy tłuczniowej. Znane są rozwiązania, gdzie wzmocnienie pryzmy tłuczniowej uzyskuje się za pomocą zbrojenia tworzącego warstwę wzmacniającą zagłębioną w podsypce, lub za pomocą spoiwa wykonanego na bazie emulsji bitumicznych lub polimerowych, który wiąże tłuczeń tworząc warstwę kompozytową w wybranych obszarach lub w całym przekroju podsypki.

Z opisu patentowego GB 2356880 znana jest nawierzchnia kolejowa tłuczniowa zbrojona co najmniej jedną siatką z tworzywa lub metalu zagłębioną w podsypce z tłucznia z dodatkiem spoiwa polimerowego wiążącego tłuczeń na całym przekroju podsypki, zarówno w obszarach między podkładami, jak też poniżej podkładów, tworząc w raz ze zbrojeniem ciągłą warstwę kompozytową. W innym wykonaniu spoiwo jest dodane do podsypki na całym przekroju podsypki tylko w obszarach usytuowanych między podkładami oraz wzdłuż skarpy po obu stronach czół podkładów, z pominięciem obszarów leżących bezpośrednio pod podkładami.

Nawierzchnia kolejowa tłuczniowa, wyposażona w podsypkę zagęszczoną mechanicznie ze zbrojeniem złożonym z co najmniej dwóch warstw siatki ułożonej w dolnej warstwie podsypki pomiędzy podtorzem a podkładami z szynami, posiadająca warstwę kompozytową wykonaną z warstwy tłucznia z dodatkiem spoiwa na bazie emulsji bitumicznej lub polimerowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierwsza siatka jest ułożona na styku podsypki z górną warstwą podtorza, druga siatka jest ułożona w połowie wysokości podsypki, zaś warstwa kompozytowa składa się z oddzielonych od siebie segmentów wewnętrznych i zewnętrznych. Segmenty wewnętrzne są usytuowane między podkładami w części podszynowej a segmenty zewnętrzne są usytuowane przy czołach podkładów, przy czym warstwa kompozytowa jest wykonana na poziomie dolnej podstawy podkładów a jej głębokość mierzona od tego poziomu nie przekracza wysokości podkładu. Korzystnym jest jeżeli obszary między segmentami wewnętrznymi oraz obszary pomiędzy segmentami zewnętrznymi są oddzielone od siebie niezagęszczoną warstwą tłucznia.

PL 214 008 Β1

Sposób wykonania nawierzchni kolejowej tłuczniowej, w którym podsypkę ze zbrojeniem złożonym z co najmniej dwóch warstw siatki ułożonej w dolnej warstwie podsypki pomiędzy podtorzem a podkładami z szynami zagęszcza się mechanicznie, a następnie formuje się warstwę kompozytową z warstwy tłucznia z dodatkiem spoiwa na bazie emulsji bitumicznej lub polimerowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierwszą siatkę układa się na styku podsypki z górną warstwą podtorza, drugą siatkę układa się w połowie wysokości warstwy podsypki, a po mechanicznym zagęszczeniu podsypki ze zbrojeniem i ułożeniu podkładów wraz z szynami, na podsypce układa się warstwę tłucznia nie przekraczającą wysokości podkładów. Następnie warstwę tą zagęszcza się miejscowo i wprowadza do tej warstwy spoiwo poprzez iniekcję w obszarach między podkładami w części podszynowej, gdzie formuje się oddzielone od siebie segmenty zewnętrzne, i w obszarach przy czołach podkładów, gdzie formuje się oddzielone od siebie segmenty zewnętrzne. Obszary między segmentami wewnętrznymi oraz obszary między segmentami zewnętrznymi pozostawia się wypełnione korzystnie niezagęszczoną warstwą tłucznia.

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia pod obciążeniem eksploatacyjnym pracę wszystkich elementów konstrukcyjnych nawierzchni w stadium sprężystym, a podsypka zostaje uodporniona mechanicznie i chemicznie na dekonsolidację. Tak wykonana nawierzchnia ma zwiększoną odporność na konsolidację, a jej konstrukcja umożliwia łatwą i szybką jej naprawę i konserwację.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania uwidocznionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia nawierzchnię kolejową tłuczniową w przekroju pionowym w płaszczyźnie usytuowanej pomiędzy szynami, a fig. 2 przedstawia nawierzchnię kolejową tłuczniową z zaznaczeniem lokalizacji segmentów kompozytowych w widoku z góry.

Jak przedstawiono na fig. 1 nawierzchnia kolejowa tłuczniowa ma podsypkę tłuczniową zagęszczoną mechanicznie ze zbrojeniem złożonym z co najmniej dwóch warstw siatki ułożonej w warstwie podsypki pomiędzy podtorzem a podkładami.

Pierwsza siatka 1 jest ułożona na styku podsypki 5 z górną warstwą podtorza 6, a druga siatka 2 jest ułożona w połowie wysokości podsypki pomiędzy podtorzem a podkładami 4. Na tak wykonanej podsypce, po jej zagęszczeniu i ułożeniu podkładów z szynami wykonuje się warstwę kompozytową złożoną z warstwy tłucznia z dodatkiem spoiwa na bazie emulsji bitumicznej lub polimerowej z wypełniaczem mineralnym. Warstwa kompozytowa składa się z oddzielonych od siebie segmentów wewnętrznych 7 usytuowanych między podkładami 4 w części podszynowej, oraz segmentów zewnętrznych 8 usytuowanych przy czołach podkładów 4, przy czym warstwa kompozytowa jest wykonana na poziomie dolnej podstawy podkładów 4 a jej głębokość nie przekracza wysokości podkładu 4. Obszary między segmentami wewnętrznymi 7 oraz obszary pomiędzy segmentami zewnętrznymi 8 pozostawia się oddzielone od siebie niezagęszczoną warstwą tłucznia.

Nawierzchnię według wynalazku wykonuje się z podsypki tłuczniowej i zbrojenia złożonego z dwóch warstw siatki ułożonej w dolnej warstwie podsypki pomiędzy podtorzem a podkładami. Pierwszą siatkę 1 układa się na styku podsypki 5 z górną warstwą podtorza 6, drugą siatkę 2 układa się w połowie wysokości warstwy podsypki 5. Podsypkę ze zbrojeniem zagęszcza się mechanicznie, po czym układa się podkłady 4 wraz z szynami 3. Następnie formuje się warstwę kompozytową z warstwy tłucznia z dodatkiem spoiwa na bazie emulsji bitumicznej lub polimerowej i wypełniacza. Na zagęszczonej mechanicznie podsypce 5 układa się warstwę tłucznia nie przekraczającą wysokości podkładów 4, po czym warstwę tą zagęszcza się miejscowo i wprowadza do tej warstwy spoiwo poprzez iniekcję w obszarach między podkładami 4 w części podszynowej, gdzie formuje się oddzielone od siebie segmenty wewnętrzne 7, i w obszarach przy czołach podkładów 4, gdzie formuje się oddzielone od siebie segmenty zewnętrzne 8. Obszary między segmentami wewnętrznymi 7 oraz obszary pomiędzy segmentami zewnętrznymi pozostawia się wypełnione niezagęszczoną warstwą tłucznia.

Nawierzchnia według wynalazku ma zbrojoną warstwę wzmacniającą w dolnej warstwie podsypki oraz zagęszczone mechanicznie i zespolone spoiwem segmenty warstwy kompozytowej umiejscowione w obszarach intensywnej wibracji, co zapewnia pod obciążeniem eksploatacyjnym pracę wszystkich elementów konstrukcyjnych nawierzchni w stadium sprężystym. Tak wykonana nawierzchnia ma zwiększoną odporność na konsolidację a jej konstrukcja umożliwia łatwą i szybką naprawę i konserwację nawierzchni.

Claims (3)

1. Nawierzchnia kolejowa tłuczniowa, wykonana z podsypki tłuczniowej zagęszczonej mechanicznie ze zbrojeniem złożonym z co najmniej dwóch warstw siatki ułożonej w dolnej warstwie podsypki pomiędzy podtorzem a podkładami z szynami, posiadająca warstwę kompozytową wykonaną z warstwy tłucznia z dodatkiem spoiwa na bazie emulsji bitumicznej lub polimerowej, znamienna tym, że pierwsza siatka (1) jest ułożona na styku podsypki (5) z górną warstwą podtorza (6), druga siatka (2) jest ułożona w połowie wysokości podsypki (5), zaś warstwa kompozytowa składa się z oddzielonych od siebie segmentów wewnętrznych (7) usytuowanych między podkładami (4) w części podszynowej, oraz segmentów zewnętrznych (8) usytuowanych przy czołach podkładów (4), przy czym warstwa kompozytowa jest wykonana na poziomie dolnej podstawy podkładów (4) a jej głębokość nie przekracza wysokości podkładu (4).

2. Nawierzchnia według zastrz. 1, znamienna tym, że obszary między segmentami wewnętrznymi (7) oraz obszary pomiędzy segmentami zewnętrznymi (8) są oddzielone od siebie niezagęszczoną warstwą tłucznia.

3. Sposób wykonania nawierzchni kolejowej tłuczniowej, w którym podsypkę ze zbrojeniem złożonym z co najmniej dwóch warstw siatki ułożonej w dolnej warstwie podsypki pomiędzy podtorzem a podkładami z szynami zagęszcza się mechanicznie, a następnie formuje się dodatkową warstwę kompozytową z warstwy tłucznia z dodatkiem spoiwa na bazie emulsji bitumicznej lub polimerowej, znamienny tym, że pierwszą siatkę (1_) układa się na styku podsypki (5) z górną warstwą podtorza (6), drugą siatkę (2) układa się w połowie wysokości warstwy podsypki (5), a po mechanicznym zagęszczeniu podsypki ze zbrojeniem i ułożeniu podkładów (4) wraz z szynami (3), na podsypce (5) układa się warstwę tłucznia nie przekraczającą wysokości podkładów (4), po czym warstwę tą zagęszcza się miejscowo i wprowadza do tej warstwy spoiwo poprzez iniekcję w obszarach między podkładami (4) w części podszynowej, gdzie formuje się oddzielone od siebie segmenty wewnętrzne (7), iw obszarach przy czołach podkładów (4), gdzie formuje się oddzielone od siebie segmenty zewnętrzne (8), przy czym obszary między segmentami wewnętrznymi (7) oraz obszary pomiędzy segmentami zewnętrznymi (8) pozostawia się wypełnione korzystnie niezagęszczoną warstwą tłucznia.